(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック板と、前記セラミック板の両主面に形成された電極と、前記電極の少なくとも一方の表面に被着されたロウ材とを有するコンデンサの製造方法であって、
前記ロウ材は、前記電極の表面に湿式めっきによりＡｕ層とＳｎ層を積層形成する工程と、加熱によりＡｕ層とＳｎ層を相互に拡散させて、ＡｕＳｎ拡散層を形成する工程とを用いて形成されることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項２】
セラミック板と、前記セラミック板の両主面に形成された電極と、前記電極の少なくとも一方の表面に被着されたロウ材とを有するコンデンサの製造方法であって、
前記電極の最外層はＡｕ層からなり、前記ロウ材は、前記電極の表面に湿式めっきによりＳｎ層を形成する工程と、加熱により前記電極の最外層のＡｕ層とＳｎ層を相互に拡散させて、ＡｕＳｎ拡散層を形成する工程とを用いて形成されることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項３】
前記Ａｕ層とＳｎ層を積層形成する工程は、Ａｕ層とＳｎ層の合計重量に対して、Ａｕ層の割合が６３ｗｔ％以上となるようにＡｕ層とＳｎ層を積層形成することを特徴とする、請求項１に記載のコンデンサの製造方法。
【請求項４】
前記Ｓｎ層を形成する工程は、前記電極の最外層のＡｕ層と前記Ｓｎ層の合計重量に対して、Ａｕ層の割合が６３ｗｔ％以上となるようにＳｎ層を形成することを特徴とする、請求項２に記載のコンデンサの製造方法。
【請求項５】
前記ＡｕＳｎ拡散層を形成する工程は、共晶温度よりも低い温度で相互拡散を行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のコンデンサの製造方法。
【請求項６】
前記ＡｕＳｎ拡散層を形成する工程は、中性雰囲気中または還元雰囲気中で相互拡散を行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のコンデンサの製造方法。
【請求項７】
前記ＡｕＳｎ拡散層を形成する工程の後、さらに前記ＡｕＳｎ拡散層の表面に形成された酸化膜を除去する工程を有することを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極の表面にＡｕＳｎロウ材が形成された平行平板単板コンデンサの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
平行平板単板コンデンサは一般に、セラミック板とその両主面に形成された一対の電極から構成されており、配線基板上に半田等のロウ材を介して実装される。この際、実装の容易化を図るために、コンデンサの電極表面にあらかじめロウ材を被着する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
コンデンサの電極表面にＡｕＳｎロウ材を被着するには、例えば、電極表面にＡｕＳｎ合金めっき層を形成する方法がある。しかし、この方法ではAｕとＳｎの組成の制御が難しく、安定性に欠けるという問題がある。
【０００４】
また、特開平８−１４８３７４号公報に記載のように、スパッタリング法やイオンプレーティング法等の薄膜プロセスを用いて、ＡｕＳｎ合金層を形成する方法が提案されている。しかし、この方法では、接合に必要な合金層の厚みを得るためには長時間を要すること、成膜設備が非常に高価なことなどから、コストアップにつながるという問題がある。
【０００５】
さらに、Ａｕ薄膜層とＳｎ薄膜層を繰り返し積層してロウ材を形成する方法が提案されているが、共晶温度よりも高い温度で加熱しながら実装を行う必要があり、熱に弱い部材を使用する場合には特性劣化を招く恐れがある。
【０００６】
そこで本発明は、作製が容易で安価であり、高温での実装を必要としないＡｕＳｎロウ材の被着されたコンデンサの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンデンサの製造方法は、セラミック板と、セラミック板の両主面に形成された電極と、電極の少なくとも一方の表面に被着されたロウ材とを有するコンデンサの製造方法であって、ロウ材は、前記電極の表面に湿式めっきによりＡｕ層とＳｎ層を積層形成する工程と、加熱によりＡｕ層とＳｎ層を相互に拡散させて、ＡｕＳｎ拡散層を形成する工程とを用いて形成されることを特徴とする。
【０００８】
また、電極の最外層はＡｕ層からなり、ロウ材は、前記電極の表面に湿式めっきによりＳｎ層を形成する工程と、加熱により前記電極の最外層のＡｕ層とＳｎ層を相互に拡散させて、ＡｕＳｎ拡散層を形成する工程とを用いて形成されてもよい。
【０００９】
また、前記Ａｕ層とＳｎ層を積層形成する工程は、Ａｕ層とＳｎ層の合計重量に対して、Ａｕ層の割合が６３ｗｔ％以上となるようにＡｕ層とＳｎ層を積層形成することが望ましく、前記Ｓｎ層を形成する工程は、前記電極の最外層のＡｕ層と前記Ｓｎ層の合計重量に対して、Ａｕ層の割合が６３ｗｔ％以上となるようにＳｎ層を形成することが望ましい。さらに、ＡｕＳｎ拡散層を形成する工程は、共晶温度よりも低い温度で相互拡散を行うことが望ましい。
【００１０】
共晶温度よりも低い温度で相互拡散を行うと、ＡｕＳｎ拡散層はＳｎ、ＡｕＳｎ、ＡｕＳｎ2、ＡｕＳｎ4、Ａｕ5Ｓｎ等の種々の金属間化合物相の組成比をとることになる。
【００１１】
これらの金属間化合物相のなかでもＡｕＳｎの組成比を持つもの（ＡｕＳｎ＝３７：６３ｗｔ％）は、はんだ濡れ性の良好さ等からロウ材として最も好ましいと考えられるが、本発明はＡｕの含有量を６３ｗｔ％以上とすることで、Ｓｎ組成比の大きな他の相に優先してＡｕＳｎを形成させることができるものである。
【００１２】
このように、本発明は湿式めっきを用いてＡｕＳｎ積層金属層を形成するため、スパッタリング法やイオンプレーティング法等の薄膜プロセスを用いる場合と比較して、安価で容易なロウ材の形成が可能になる。また、Ａｕめっき層とＳｎめっき層を交互に形成後、加熱によりＡｕとＳｎを拡散させるため、ＡｕＳｎ合金めっき層を形成する場合のように組成の制御が困難になることもない。
【００１３】
ＡｕＳｎ拡散層を形成する工程は、中性雰囲気中または還元雰囲気中で相互拡散を行うことが望ましい。Ｓｎは加熱により容易に酸化されるという性質を持つため、酸化防止のためのＡｕ層を最外層に形成する構成がしばしば用いられるが、このように中性雰囲気中や還元雰囲気中で相互拡散を行うことで、Ａｕ層を最外層に形成することなくＡｕＳｎ拡散層の表面に酸化膜が形成されるのを抑制することができるものである。
【００１４】
また、大気中で相互拡散を行った場合のようにＡｕＳｎ拡散層の表面に酸化膜が形成された場合は、ＡｕＳｎ拡散層を形成する工程の後、さらにＡｕＳｎ拡散層の表面の酸化膜を除去する工程を行ってもよい。このように酸化膜を除去することで、ＡｕＳｎロウ材のはんだ濡れ性を向上させることができることとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１を用いて説明する。
【００１６】
（実施例１）チタン酸バリウム等からなるセラミック基板１を用意し、厚み０．６５ｍｍ、表面粗さ１μｍ以下となるように鏡面研磨を施す。続いて、図１（ａ）に示すように、このセラミック基板１の両主面に、蒸着、イオンプレーティング、湿式めっき等のプロセスによりＴｉ層２ａ、２ｂ（膜厚８０ｎｍ）、Ｐｄ層３ａ、３ｂ（膜厚１５０ｎｍ）、Ａｕ層４ａ、４ｂ（膜厚８μｍ）を順次積層して電極５ａ、５ｂを形成する。次に、図１（ｂ）に示すように、一方の電極５ａの表面に、厚さ２μｍのＡｕ層６を湿式めっきにより形成した後、該Ａｕ層６表面に厚さ３μｍのＳｎ層７ａを湿式めっきにより形成する。この際、同時に他方の電極５ｂ表面にもＳｎ層７ｂを湿式めっきにより形成する。最後に、大気中２００℃で８時間加熱してＡｕとＳｎを相互に拡散させ、図１（ｃ）に示すようなＡｕＳｎ拡散層８ａ、８ｂが形成される。ここで、ＡｕＳｎ拡散層８ａは、Ａｕ層６とＳｎ層７ａの相互拡散により形成されたものであり、ＡｕＳｎ拡散層８ｂは、電極５ｂの最外層であるＡｕ層４ｂの一部とＳｎ層７ｂの相互拡散により形成されたものである。
【００１７】
以上の工程で、電極表面にロウ材（ＡｕＳｎ拡散層８ａ、８ｂ）が被着された平行平板単板コンデンサが形成される。ロウ材（ＡｕＳｎ拡散層８ａ、８ｂ）は膜厚が５μｍで、ＡｕＳｎ（Ｓｎ：３７ｗｔ％、Ａｕ：６３ｗｔ％）の均一組成のものが得られた。
【００１８】
このように本実施例では、湿式めっきを用いてＡｕＳｎ積層金属層を形成するため、スパッタリング法やイオンプレーティング法等の薄膜プロセスを用いる場合と比較して、安価で容易なロウ材の形成が可能になる。
【００１９】
さらに本実施例では、Ａｕ層とＳｎ層を適当な組成比で順次形成後、加熱によりＡｕとＳｎを拡散させることで、所望の組成を有するＡｕＳｎロウ材を容易に形成することができる。すなわち本実施例では、一方の電極５ａの表面に厚さ２μｍのＡｕ層６と厚さ３μｍのＳｎ層７ａを積層形成したが、このＡｕ層６とＳｎ層７ａの割合を重量比に換算すると、Ａｕが６３ｗｔ％以上に該当する。すなわち、このような比率のＡｕ層とＳｎ層を相互拡散させることで均一な組成比を有するＡｕＳｎ（Ｓｎ：３７ｗｔ％、Ａｕ：６３ｗｔ％）層が得られるものである。また、他方の電極５ｂ最外層のＡｕ層４ｂとＳｎ層７ｂの割合も、当然ながらＡｕが６３ｗｔ％以上という条件を満たしている。
【００２０】
また、本実施例では、共晶温度（ＡｕＳｎ系合金の最低融点）よりも低い温度で相互拡散を行うため、固溶体相ではなく金属間化合物相が形成される。すなわち、本実施例では、ＡｕＳｎの共晶温度である２７８℃よりも少し低温の２００℃で相互拡散を行うため、ＡｕＳｎ金属間化合物相を安定して得ることができる。表１に、加熱時間を変化させたときに存在する金属間化合物相の種類を示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
ＡｕＳｎ系金属間化合物には、ＡｕＳｎ以外にもＳｎ、ＡｕＳｎ2、ＡｕＳｎ4、Ａｕ5Ｓｎ等の組成比を有するものが存在するが、長時間の加熱を行うことによって、このようなＳｎ含有比の大きな層は拡散により消滅し、ＡｕＳｎ層のみが残ることがわかる。
【００２３】
また、本実施例では、ＡｕＳｎの共晶温度よりも低温で加熱するため、ＡｕＳｎ層の表面状態や形状に変化が生じることもない。
【００２４】
さらに、本実施例で形成されたロウ材はＡｕＳｎ合金となっているため、表面にウイスカーが発生することもなく、隣接する回路や電子部品との短絡の原因ともならない。
【００２５】
このようにして形成されたＡｕＳｎロウ材の下層にはＡｕ層が存在するため、実装時においてＡｕＳｎロウ材はＡｕＳｎ共晶（Ｓｎ：２０ｗｔ％、Ａｕ：８０ｗｔ％）と同様の２７８℃という比較的低い温度で瞬時に溶解し、良好な接合性、通電性および機械特性を示す。
【００２６】
（実施例２）本実施例では、実施例１と同様、電極表面にロウ材が被着された平行平板単板コンデンサを形成した。詳しくは、ＡｕとＳｎを相互に拡散させる工程においてＮ2雰囲気中で加熱を行う以外は、実施例１と同一の工程を用いた。
【００２７】
本実施例において形成したＡｕＳｎ積層金属層は、酸化反応を起しやすいＳｎ層が表面に露出した構成となっている。しかし、本実施例では、Ｎ2中性雰囲気中で加熱を行うため、Ａｕ層等の酸化保護膜を最外層に形成することなく、ＡｕＳｎ拡散層の表面に酸化膜が形成されるのを抑制することができる。
【００２８】
具体的には、実施例１において最終的に形成されたＡｕＳｎロウ材表面の酸化膜の膜厚を１．０とした場合、実施例１および本実施例で加熱を行う前のＡｕＳｎ積層金属層表面の酸化膜の膜厚は０．５０であり、本実施例加熱後のＡｕＳｎロウ材表面の酸化膜の膜厚は０．６７であることから、Ｎ2中性雰囲気中で加熱を行ったことにより酸化膜の形成が抑制されたことが確認できる。
【００２９】
（実施例３）本実施例では、実施例１と同様、電極表面にロウ材が被着された平行平板単板コンデンサを形成した。詳しくは、実施例１において平行平板単板コンデンサを形成した後、さらに５０倍希釈した希塩酸で３分間エッチングするという工程を加えた。
【００３０】
上述の通り、本実施例のＡｕＳｎ積層金属層は、酸化反応を起しやすいＳｎ層が表面に露出した構成となっている。したがって、大気中で加熱を行ってＡｕＳｎ拡散層を形成した後のＡｕＳｎロウ材表面には酸化膜が形成されているが、本実施例では最終工程においてエッチングにより表面の酸化膜を除去するものである。
【００３１】
具体的には、加熱後のＡｕＳｎロウ材表面の酸化膜の膜厚を１．０とした場合、エッチング処理後のＡｕＳｎロウ材表面の酸化膜の膜厚は０．３５であることから、エッチングにより酸化膜の大部分が除去されたことが確認できる。また、黒色〜紫色を呈していたロウ材表面が、エッチング処理後には白銀色に変化したことが観察された。すなわち、Ｓｎ酸化物（ＳｎＯ）は、ほぼ全ての酸とアルカリに溶解するが、ＡｕＳｎ合金は酸に溶解しにくいため、酸によるエッチングを行うことによって黒色のＳｎ酸化物が溶解してＡｕＳｎ合金が表面に現れたものであると考えられる。
【００３２】
以上のように、本発明により形成された平行平板単版コンデンサは、あらかじめ電極表面にＡｕＳｎロウ材が被着されているため、新たにロウ材を用意する工程を必要とすることなく、加熱をするのみで配線基板上に容易に実装することができる。
【００３３】
なお、上記実施例では、ＡｕＳｎロウ材の膜厚が５μｍの場合について示したが、ロウ材の膜厚は３〜２５μｍの間で適宜変更することができる。例えば、厚さ８μｍのＡｕ層と厚さ１２μｍのＳｎ層からなるＡｕＳｎ積層金属層を形成した場合には、大気中２００℃で１６時間の加熱を行うことにより、膜厚が２０μｍで、ＡｕＳｎ（Ｓｎ：３７ｗｔ％、Ａｕ：６３ｗｔ％）の均一組成を有するロウ材が得られた。このように膜厚の比較的大きなロウ材が電極表面に被着されている場合には、表面のソリや表面粗さの大きな基板上にも安定して実装することができるようになる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、あらかじめ電極にＡｕＳｎ金属間化合物からなるロウ材の被着されたコンデンサを容易な方法で安価に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す工程断面図である。
【符号の説明】
１  セラミック基板
５ａ、５ｂ  電極
６  Ａｕ層
７ａ、７ｂ  Ｓｎ層
８ａ、８ｂ  ＡｕＳｎ拡散層
【図１】
0004568975.tif 000003