(57)【要約】【課題】  信頼性の低下を抑制し且つ小型化に適したチップ状電子部品を提供する。【解決手段】内部電極１１が埋設されたセラミックからなる部品本体１０と該部品本体１０の外面に形成された外部電極２０とを備えたチップ状電子部品１において、前記外部電極２０は、部品本体の外面に形成された第１の電極層２１と、第１の電極層２１の外面に物理的蒸着法又は化学的蒸着法で形成されてなり且つ部品本体１０内への水素の拡散を防止する保護層２２と、保護層２２の外面に電解メッキで形成された１層以上の第２の電極層２３，２４とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部電極が埋設されたセラミックからなる部品本体と該部品本体の外面に形成された外部電極とを備えたチップ状電子部品において、
前記外部電極は、部品本体の外面に形成された第１の電極層と、第１の電極層の外面に物理的蒸着法又は化学的蒸着法で形成されてなり且つ部品本体内への水素の拡散を防止する導電性の保護層と、保護層の外面に電解メッキで形成された１層以上の第２の電極層とを備えた
ことを特徴とするチップ状電子部品。
【請求項２】
前記保護層は、Ｎｉより水素吸蔵量が大きい第１の金属粒子とＮｉより水素拡散係数が小さい第２の金属粒子からなる
ことを特徴とする請求項１記載のチップ状電子部品。
【請求項３】
前記保護層は、第１の金属粒子としてＰｄを用い、第２の金属粒子としてＣｕ又はＡｕの何れか一方或いは双方を用いる
ことを特徴とする請求項２記載のチップ状電子部品。
【請求項４】
前記保護層は、厚みが０．５μｍ以上であり、且つ、Ｐｄが２５〜５５％、Ｃｕが３５〜６０％、Ａｕが０〜３０％の割合で含まれている
ことを特徴とする請求項３記載のチップ状電子部品。
【請求項５】
前記保護層は、第１の金属粒子と第２の金属粒子を混合した混合物からなる
ことを特徴とする請求項１乃至４何れか１項記載のチップ状電子部品。
【請求項６】
前記保護層は、第１の金属粒子及び第２の金属粒子の合金からなる
ことを特徴とする請求項１乃至４何れか１項記載のチップ状電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層セラミックコンデンサなどのチップ状電子部品に関し、特に外部電極の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層セラミックコンデンサなどのチップ状電子部品は一般的に、内部電極が埋設された直方体の部品本体と、該部品本体の外面に形成され前記内部電極と電気的に接続した外部電極とを備えている。外部電極の形状・個数・形成位置はチップ状電子部品の種類によって異なる。例えば一般的な積層セラミックコンデンサでは、直方体形状の部品本体の両端面から該端面に隣接する側面に亘って外部電極が形成されている。外部電極の形成方法として一般的な方法としては、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇなどを主成分とするペーストをディップ法などで塗布・焼成している。そして、その後にハンダ濡れ性の向上やハンダ喰われ防止を目的として電解メッキで１層又は複数のメッキ層を形成する方法が知られている（特許文献１参照）。メッキ層の具体例としては、ペーストの塗布焼成により形成した電極層の上にハンダ喰われを防止するためのＮｉ被膜を形成し、さらにハンダ濡れ性の向上やＮｉ皮膜の酸化を防止するためにＮｉ被膜の上にＳｎ皮膜を形成するものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のチップ状電子部品では、電解メッキ工程により製品の信頼性が低下する場合がある。すなわち、一般的にはメッキの電流効率は１００％にならず、メッキ膜形成に使われなかった電流はメッキ液に用いられる水の電気分解を引き起こすことが知られている。この水の電気分解により活性水素が発生し、該活性水素が外部電極から内部電極に浸入するおそれがある。そして、内部電極に吸蔵された水素の影響で内部電極が体積膨張し、内部に応力が残存して製品の信頼性に影響を与えることが考えられる。このような問題は特に内部電極としてＮｉを用いた場合に顕著である。一方で近年、チップ状電子部品に対する更なる小型化・薄型化の要求が高まっており、これにより外部電極については薄膜化・微細加工容易性が求められている。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、信頼性の低下を抑制し且つ小型化に適したチップ状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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本願発明は、内部電極が埋設されたセラミックからなる部品本体と該部品本体の外面に形成された外部電極とを備えたチップ状電子部品において、前記外部電極は、部品本体の外面に形成された第１の電極層と、第１の電極層の外面に物理的蒸着法又は化学的蒸着法で形成されてなり且つ部品本体内への水素の拡散を防止する保護層と、保護層の外面に電解メッキで形成された１層以上の第２の電極層とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本願発明によれば、電解メッキでの第２の電極層の形成工程において、活性水素が部品本体内に浸入することを保護層により防止することができる。なお、保護層を物理的蒸着法又は化学的蒸着法で形成しているので、保護層の形成工程において活性水素が部品本体内に浸入することがないので好適である。また物理的蒸着法又は化学的蒸着法で導電性の保護層を形成しているのでディップ法などと比べて薄く形成でき、部品サイズの小型化に有利である。
【０００８】
ここで前記保護層は、Ｎｉより水素吸蔵量が大きい第１の金属粒子とＮｉより水素拡散係数が小さい第２の金属粒子からなるものが好適である。すなわち部品本体内への水素の浸入を防止するためには、保護層自体で水素を吸蔵しつつ、下地となっている第１の電極層への水素の拡散を防止することが好ましい。すなわち保護層としては、水素吸蔵量が大きく且つ水素拡散係数が小さいものが好ましい。一方で単一の金属材料ではこのような特性を実現することは困難である。そこで、本願発明では、保護層として、Ｎｉより水素吸蔵量が大きい第１の金属粒子とＮｉより水素拡散係数が小さい第２の金属粒子からなるものを採用した。なお、保護層は、第１の金属粒子と第２の金属粒子の合金でもよいし、各金属の単体粒子がそれぞれの特性を維持したまま混合した状態の混合物であってもよい。また、第１の金属粒子と第２の金属粒子はそれぞれ複数種の金属材料を含んでいてもよい。例えば、第１の金属粒子としてＰｄを用い、第２の金属粒子としてＣｕ及びＡｕの双方を用いるものなどが挙げられる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように本発明によれば、電解メッキでの第２の電極層の形成工程において、活性水素が部品本体内に浸入することを保護層により防止することができる。なお、保護層を物理的蒸着法又は化学的蒸着法で形成しているので、保護層の形成工程において活性水素が部品本体内に浸入することがないので好適である。また物理的蒸着法又は化学的蒸着法で導電性の保護層を形成しているで、部品サイズの小型化に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】積層セラミックコンデンサの断面図
【図２】積層セラミックコンデンサの製造方法を説明するフローチャート
【図３】各実施例における保護層の組成、水素吸蔵量、水素拡散係数を示す表
【図４】保護層の各金属材料比率に対する水素吸蔵量を示すグラフ
【図５】保護層の各金属材料比率に対する水素拡散係数を示すグラフ
【図６】各実施例のメッキ工程における製品劣化度合を示す表
【図７】各実施例のメッキ工程における製品劣化度合を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施の形態に係るチップ状電子部品について図面を参照して説明する。本実施の形態ではチップ状電子部品の一例として積層セラミックコンデンサについて説明する。図１は積層セラミックコンデンサの断面図である。なお本願では説明の簡単のため適宜寸法や形状を模式化している点に留意されたい。
【００１２】
積層セラミックコンデンサ１は、図１に示すように、部品本体である略直方体形状の積層体１０と、該積層体１０の長手方向両端部に形成された一対の外部電極２０とを備えている。
【００１３】
積層体１０は、複数の内部電極層１１と誘電体層１２とを交互に積層したセラミック焼結体からなる。内部電極層１１は所定の間隔をもって互いに重なり合うように配置されており、その端部は積層体１０の何れか一方の端面に交互に露出し、該端面において外部電極２０に電気的に接続している。すなわち内部電極層１１は一層おきに同一の外部電極２０に電気的に接続している。内部電極層１１はＮｉ，Ｃｕ等の卑金属、Ｐｄ，Ａｇなどの貴金属、Ａｇ−Ｐｄ合金などを主成分とした金属からなるが、コストダウンの観点からはＮｉが好適である。また本実施の形態では積層セラミックコンデンサ１は高誘電率系のクラス２であり、誘電体層１２はチタン酸バリウムベースの誘電体セラミックからなる。
【００１４】
外部電極２０は、積層体１０の表面のうち長手方向両端面から該端面に隣接する側面にまで回り込んで形成されている。外部電極２０は、最内層、すなわち積層体１０の外面に形成された電極層２１（特許請求の範囲に記載の第１の電極層に相当する）と、該第１の電極層２１の外面に形成された保護層２２と、保護層２２の外面に形成された２層のメッキ層２３，２４（特許請求の範囲に記載の第２の電極層に相当する）を備えた４層構造になっている。
【００１５】
電極層２１は、外部電極２０としての主機能を果たすための層であり電気的特性，内部電極層１１との接続性，積層体１０への密着性などに着目して材料選択するのが好ましい。具体的には、Ｃｕ、Ｎｉなどの卑金属、Ａｇ，Ａｕなどの貴金属、これらの合金などから選択することが好ましい。
【００１６】
保護層２２は、メッキ層２３，２４の形成工程において積層体１０内に活性水素が浸入することを防止するための導電性の電極層であり、高い水素吸蔵量及び低い水素拡散係数を有するものが好ましい。このような機能を有するため、本発明では保護層２２として、水素吸蔵量の大きい第１の金属粒子と水素拡散係数の小さい第２の金属粒子からなるものを用いた。水素吸増量及び水素拡散係数の大小の基準としてはＮｉが適当である。すなわち保護層２２は、Ｎｉより水素吸蔵量の大きい第１の金属粒子とＮｉより水素拡散係数の小さい第２の金属粒子からなるものが好適である。前記第１の金属粒子としてはＰｄ，Ｐｔなどが挙げられる。特にＰｄの比率が高くなると水素の吸蔵量は多くなる傾向があり（常温で約９００倍の体積の水素を原子として吸収可能）、水素を吸蔵しても吸収できる量が多いため、体積膨張等による変形を引き起こさない。つまり、Ｐｄを保護層２２の第１の金属粒子として使用することで、保護層２２中に水素を吸収でき、さらに保護層２２自体の変形も引き起こしにくいため、内部電極層１１への水素の拡散を抑制するとともに、水素を吸蔵した保護層２２の膨張や変形も起こりにくいため積層体１０へ応力もかからない。このため第１の金属粒子としてＰｄは有効なものの１つである。一方、第２の金属粒子としてはＣｕ，Ａｕ，Ａｇなどが挙げられる。特にＡｕ比率が高くなると水素拡散係数が小さくなる傾向があるので適当な比率でＡｕを用いると好適である。なお、第１の金属粒子と第２の金属粒子はそれぞれ複数種の金属材料を含んでいてもよい。例えば、保護層２２は、第１の金属粒子としてのＰｄと、第２の金属粒子としてのＣｕ及びＡｕとからなるものが挙げられる。以上の理由より、保護層２２としては、Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕからなるものが好適である。
【００１７】
また、保護層２２は、スパッタリング・真空蒸着・イオンプレーティングなどの物理的蒸着法或いは熱ＣＶＤ・コールドウォールＣＶＤ・ＭＯＣＶＤ・ＡＬＣＶＤ・プラズマＣＶＤなどの化学的蒸着法などドライプロセスで形成された薄膜からなる。一方で保護層２２は、前述のように複数の金属材料からなる。そこで本発明では、各材料をそれぞれターゲットにセットして蒸着を行うことにより保護層２２を形成すればよい。この場合、保護層２２は各金属の単体粒子がそれぞれの特性を維持したまま混合した状態の混合物となる。また、このような混合状態の保護層２２を更に加熱して合金化してもよいし、或いは、各材料の合金をターゲットにセットして蒸着を行うことにより保護層２２を形成してもよい。
【００１８】
メッキ層２３，２４は、電解メッキにより形成された薄膜からなる。メッキ層２３はハンダ喰われを防止するための層である。メッキ層２３の材料としては例えばＮｉやＮｉ−Ｐなどが挙げられる。また、メッキ層２４は、ハンダ濡れ性を向上させるとともにメッキ層２３の酸化を防止するための層である。メッキ層２４の材料としては例えばＳｎやＳｎ合金やＡｕなどが挙げられる。
【００１９】
次に本実施の形態に係る積層セラミックコンデンサ１の製造方法について図２のフローチャートを参照して説明する。まず誘電体セラミックを形成する原料粉末、有機バインダ、溶剤及びその他添加剤を混合してセラミックスラリーを作製する（ステップＳ１）。次に、セラミックスラリーをドクターブレード法などによりシート状に形成・乾燥してセラミックグリーンシートを得る（ステップＳ２）。次にセラミックグリーンシートに所定のパターン形状で内部電極用のペーストを印刷する（ステップＳ３）。該ペーストには共生地としてセラミック原料粉を所定分量混合しておくと好適である。次に、ペーストを印刷したセラミックグリーンシートを所定のパターン・枚数積層した後に圧着してシート積層体を得る（ステップＳ４）。次にシート積層体を個別チップに切断した後に（ステップＳ５）、バレル研磨などで個別チップの表面を研磨する（ステップＳ６）。次に、研磨後の個別チップに対して大気中又は窒素等の非酸化性ガス中で脱バインダ処理を行う（ステップＳ７）。次に、個別チップの端部にディップ法や印刷法などで電極層２１用のペーストを塗布する（ステップＳ８）。次に脱バインダ処理後の個別チップを所定温度の窒素―水素雰囲気中で焼成し（ステップＳ９）、さらに再酸化処理を行うことにより電極層２１が形成された積層体１０を得る（ステップＳ１０）。
【００２０】
次に積層体１０の電極層２１の上に物理的蒸着法又は化学的蒸着法で保護層２２を形成する（ステップＳ１１）。例えばスパッタリングを用いる場合、所定の治具に設置した積層体１０をスパッタリング装置のステージにセットするとともに、保護層２２を構成する各金属材料をそれぞれターゲットにセットする。各金属材料の配分比率については各ターゲットに印加する電圧等で制御すればよい。なお、保護層２２を合金化する場合には、当該スパッタリングの後に所定の温度以上に加熱するか、若しくは保護層２２を構成する合金をターゲットにセットしてスパッタリングを行えばよい。
【００２１】
次に保護層２２の上に、Ｎｉからならメッキ層２３，Ｓｎからなるメッキ層２４を順に電解メッキで形成する（ステップＳ１２）。ここで注目すべき点は、当該メッキ工程において活性水素が保護層２２に吸蔵・吸収されることにより、活性水素が積層体１０内に侵入することを防止でき、これにより特性劣化を防止できることである。以上の工程により積層セラミックコンデンサ１が得られた。
【００２２】
このように本実施の形態に係る積層セラミックコンデンサでは、外部電極２０に水素吸蔵機能を有する保護層２２が形成されているので、該保護層２２の外層側に電解メッキでメッキ層２３，２４を形成する工程において活性水素が積層体１０内に浸入することを防止することができる。なお、保護層２２は物理的蒸着法又は化学的蒸着法で形成しているので、保護層２２の形成工程において活性水素が積層体１０内に浸入することがないので好適である。また物理的蒸着法又は化学的蒸着法で導電性の保護層２２を形成しているのでディップ法などと比べて薄く形成でき、部品サイズの小型化に有利である。
【００２３】
以上本発明の一実施の形態について詳述したが本発明はこれに限定されるものではない。例えば上記実施の形態ではチップ状電子部品の一例として積層セラミックコンデンサについて説明したが、他のチップ状電子部品でも本発明を実施することができる。すなわち本発明は、部品本体の材質等が不問であり、また外部電極の形状・数なども不問である。
【００２４】
さらに上記実施の形態では物理的蒸着法又は化学的蒸着法の一例としてスパッタ方式を用いて保護層２２を形成することを例示したが、他の物理的蒸着法又は化学的蒸着法を用いても本願発明を実施することができる。
【００２５】
また上記実施の形態では外部電極２０の電極層２１用のペーストと個別チップとを同時に焼成させていたが、個別チップを焼成して積層体１０を得た後にペーストの塗布・焼き付けを行って電極層２１を形成してもよい。
【実施例】
【００２６】
本発明の実施例について説明する。実施例１〜７として以下に示す積層セラミックコンデンサを用意した。各実施例１〜７では、内部電極層１１はＮｉ、外部電極２０の電極層２１はＮｉ、保護層２２はＰｄ，Ｃｕ，Ａｕの混合物、メッキ層２３はＮｉ、メッキ層２４はＳｎを用いた。また、電極層２１は積層体１０と同時焼成した。保護層２２の厚みは０．５μｍとした。各実施例１〜７における保護層２２の各金属材料の含有率と、その水素吸蔵量及び水素拡散係数を図３に示す。また、Ｐｄ含有率、Ｃｕ含有率、Ａｕ含有率と水素吸蔵量、水素拡散係数の関係をグラフに示したものを図４及び図５に示す。図４及び図５から明らか内容に、水素の吸蔵量は、Ｐｄ比率が高くなると多くなる傾向がある。また、水素の拡散係数は、Ａｕ比率が高くなると小さくなる傾向がある。保護層２２として効果があるのは、水素を取り込まない（拡散係数が低い）ものであり、かつ水素を取り込んだ場合にトラップする能力（水素吸蔵量）が高いものと考えられる。つまり、Ａｕにより水素を取り込まなくする効果とＰｄによりトラップする能力を組み合わせると、より効果的になる。特に、Ａｕ比率１０％以上で、Ｐｄ比率が高いものが有利と考えられる。
【００２７】
上記実施例１〜７についてメッキ工程での製品の劣化度合を確認して図６及び図７の結果を得た。メッキ工程での製品劣化の度合い（以下「劣化度合」と言う）は、メッキ前後で破壊電圧を２０個ずつ測定し、（（メッキ前の破壊電圧の平均値−メッキ後の破壊電圧の平均値）／メッキ前の破壊電圧の平均値）により定義した。図６において「良否判定」は、劣化度合が−５％以上で良判定（図６では「○」で示す）とした。また、比較例として、保護層２２をＣｕ１００％で形成したものを用意した。
【００２８】
図６及び図７に示すように、本実施例１〜７は何れも劣化度合が小さく、本発明によりメッキ工程における製品劣化を抑制する効果が確認された。特に、Ｐｄ２５〜５５％、Ｃｕ３５〜６０％、Ａｕ０〜３０％の範囲の保護層２２で、保護層２２としてＣｕ単体の比較例以上の効果が得られることが確認できた。また、Ａｕ１０〜３０％の範囲でいれると、Ｃｕ単体の比較例より大幅に製品劣化を抑制可能であることが確認できた。
【符号の説明】
【００２９】
１…積層セラミックコンデンサ、１０…積層体、１１…内部電極層、１２…誘電体層、２０…外部電極、２１…電極層、２２…保護層、２３，２４…メッキ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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