(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックを素体とするチップ型電子部品であって、両端に３層からなる外部電極が形成され、該外部電極の素体と接する第１層目は、金属が焼結して形成されたものであり、第２層目は、Ｎｉ若しくはＣｕ若しくはこれらの合金のメッキ膜が第１層目を覆うように形成されたものであり、第３層目は、Ｓｎ若しくはハンダのメッキ膜が第２層目を覆うように形成されている場合において、該第２層目のメッキ膜を形成する析出粒子の平均粒径が０．００５μｍ以上１μｍ以下であることを特徴とするチップ型電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックを素体とする表面実装型チップ電子部品に係り、特に外部電極のメッキはみ出しがなく品質が安定したチップ型電子部品に係る。
【０００２】
【従来の技術】
積層セラミックコンデンサ、チップ型抵抗、チップ型サーミスタ、ＬＣ複合ＥＭＩフィルタなどのチップ型電子部品は、主としてセラミック焼結体からなるチップ状素体と、その内部に設けられた内部電極と、その内部電極に導通するようにチップ状素体の両端面に設けられた外部電極とにより構成されており、外部電極を回路基板にハンダ付けすることにより実装される。
【０００３】
このようにチップ型電子部品において外部電極は、チップ型電子部品と基板上の回路とを接続するためのものであり、その良否が製品自体の電気的特性、機械的特性、信頼性に大きな影響を与える。
【０００４】
外部電極はこのように重要な役割をするので、従来から材料や構造の面で種々の改良が重ねられており、現在は、主として図２（イ）に示す３層構造のものが用いられている。
【０００５】
以下図２（イ）に従って、従来の３層の外部電極について説明する。素体１と接する第１層目３Ａは、貴金属焼結体の膜から形成されている。この膜はＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕなどの貴金属粉末と、無機結合材と、有機ビヒクルとを混練、得られた導電性ペーストをチップ状素体の両端面に塗布した後、５００℃〜８００℃の温度で焼成して形成される。このようにして形成された第１層目を、直接ハンダを介して回路基板に実装しようとすると、Ａｇなどの第１層目を構成する成分がハンダに吸収されて接着力が小さくなるいわゆるハンダ食われ現象が起きる。そこで、このハンダ食われ現象を防止する目的で、第１層目の貴金属層の表面にＮｉのメッキ膜である第２層目３Ｂが形成される。しかし、このＮｉメッキ膜が酸化するとハンダとの付着性が悪くなる。そこで、Ｎｉメッキ膜の酸化を防止する目的で、第２層目のメッキ膜の上にＳｎ若しくはハンダのメッキ膜である第３層目３Ｃが形成される。第３層目としてＳｎやハンダのメッキ膜を用いるのは、Ｎｉメッキ膜やハンダとの相性がよいので剥離の心配がないことによる。
上記で説明した第２層目及び第３層目のメッキ膜の形成は、直流連続印加方式による電解バレルメッキ法により行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、直流連続印加方式による電解バレルメッキで形成された第２層目のＮｉメッキ膜及び第３層目のＳｎ若しくはハンダメッキ膜は、図２（イ）２０若しくは図２（ロ）２０のように貴金属で形成された第１層目の外部電極の範囲を超えて素体の表面にまではみ出していることが多く、以下のような不都合が生じていた。
【０００７】
▲１▼  メッキ膜が素体面に不規則にはみ出すので、電極間の距離が変化し製品の絶縁抵抗値や静電容量値などの品質が変動する。
▲２▼  メッキ膜が素体面にはみ出すので、電極間距離が短くなりハンダでの実装時に外部電極間で短絡することがある。
▲３▼  メッキ膜が素体面にはみ出すと製品の見かけが悪くなる。
【０００８】
そこでこの対策として、メッキ時の電流値を低くしたり、メッキ時間を短くすることによって析出するＮｉの量を少なくして、メッキのはみ出し量を少なくすることが考えられる。しかし、この場合メッキ膜が薄く不完全なものとなるので、ハンダ食われ現象を起こす可能性が強い。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決して、メッキ膜がセラミックの素体面にはみ出して形成されていない高品質で信頼性の高いチップ型電子部品を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記従来技術の問題点を解決すべく、従来の直流連続印加方式による第２層目の電解バレルメッキ法を解析した結果、従来のメッキ法では析出する粒子の平均径が２μm以上と粗いのが原因で、メッキ膜がセラミックの素体の上にまではみ出して形成されるのではないかと考察し、第２層目のメッキで析出する粒子を細かくすることを検討した結果本発明を成すに至った。
【００１１】
上記目的を達成するための請求項１の発明は、
セラミックを素体とするチップ型電子部品であって、両端に３層からなる外部電極が形成され、該外部電極の素体と接する第１層目は、金属が焼結して形成されたものであり、第２層目は、Ｎｉ若しくはＣｕ若しくはこれらの合金のメッキ膜が第１層目を覆うように形成されたものであり、第３層目は、Ｓｎ若しくはハンダのメッキ膜が第２層目を覆うように形成されたものである場合において、該第２層目のメッキ膜の析出粒子の平均粒径が０．００５μｍ以上１μｍ以下であることを特徴とするチップ型電子部品である。
【００１２】
本発明のチップ型電子部品は、外部電極第２層目のメッキ膜の析出粒子の平均粒径を０．００５μm以上１μm以下にすることにより、セラミックの素体部分にはメッキ膜が形成されずに、第１層目の金属膜が形成されている部分にのみメッキ膜が形成される。その結果、実装時にハンダにより外部電極間が短絡されることがなく、外部電極間の間隔が一定するので製品の信頼性が高く、外観の良い高品質のチップ型電子部品が提供される。
【００１３】
本発明において、外部電極の第１層目は焼結した金属を主体として構成されている。金属としては、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｃｕの単味若しくはこれらの２種以上の合金若しくはこれらの金属を主体とした合金が用いられるが、実用的には、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕなどの貴金属の単味、若しくはＡｇ／Ｐｄ系合金がよく用いられる。
【００１４】
第１層目の上に電気メッキ法によって形成される第２層目は、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属若しくはこれらを主体とした合金で形成されるが、主としてＮｉメッキ膜が用いられる。Ｎｉメッキ膜が用いられるのは、ハンダ食われを防止する効果が他の金属より大きいからである。
【００１５】
本発明においては、第２層目のＮｉメッキ膜の形成には、従来の直流連続印加方式によるメッキ法ではなく、パルス電流印加方式によるメッキ法が用いられる。パルス電流印加方式を用いるとＮｉメッキ膜の析出粒子が微細になるからである。なお、Ｎｉメッキ膜の析出粒子の大きさの調整は、パルス間隔や印加電流の調整によって可能であり、パルスのオンオフの繰返しを一定とした場合には、印加電流を低くする方が析出粒子径が大きくなり、印加電流を一定とした場合には、オンオフの繰り返しを短周期にした方が析出粒子が小さくなる。
【００１６】
本発明においては、外部電極第２層目のメッキ膜の析出粒子の平均粒径が０．００５μｍ以上１．０μｍ以下であることが必要である。析出粒子の平均粒径が１．０μｍを超えると第１層目の貴金属電極の範囲を超えて素体の上にはみ出してメッキ膜が形成されるので、本発明の目的を達することができず、また、平均粒径が０．００５μｍ以下であるとメッキ膜の成長が遅く製造に長時間を要することになり、結果として製品のコストが高くなる。
【００１７】
本発明において、第２層目のメッキ膜の析出粒子の平均粒径を１μm以下と細かくすると、メッキ膜が第１層目の貴金属電極の範囲を超えないのは、析出する粒子が細かいほどメッキ膜の成長が緩やかで緻密なメッキ膜が形成されるので、貴金属電極の範囲を超えてメッキが成長するには至らないからであり、逆に析出する粒子が粗いとメッキ膜の形成が急で、メッキ膜も粗であるために貴金属電極の範囲を超えてメッキ膜が成長する。
外部電極第３層目は、Ｓｎ若しくはハンダメッキ膜によって形成される。これらのメッキ膜は、Ｎｉメッキ膜との相性がよく、またＳｎはハンダの主成分であるために、ハンダを用いて実装するときに不都合を生じることがない。
【００１８】
以下に、図１に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は、ＬＣ複合型ＥＭＩフィルタに本発明が適用された例である。
【００２０】
図１のＬＣ複合型ＥＭＩフィルタ１０Ａは、表面実装型のノイズ対策用のチップ型電子部品であり、次の手順に従って作製される。
▲１▼  内部電極２を内包するようにしてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ系複合酸化物磁性体の材料のスラリーを複数回積層してグリーンシートを作製する。
▲２▼  グリーンシートを乾燥した後にチップサイズに切断、これを焼成して素体１を得る。
▲３▼  素体１の両端に、内部電極２と電気的に接続された外部電極の第１層目の金属焼結型電極層３Ａを形成する。ついで第２層目のＮｉメッキ膜３Ｂ及び第３層目のハンダメッキ膜３Ｃを形成する。
▲４▼外部電極と同様の手順で接地電極４を形成する。
【００２１】
ここで、セラミック磁性体としては、上記Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ系複合酸化物磁性体以外にＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ系やＭｎ、Ｎｉ、Ｃｏ系などの複合酸化物磁性体を用いることができる。また、これら磁性体とチタン酸バリウムや鉛複合ペロブスカイトなどの強誘電体との複合体を素体とするＬＣ複合型ＥＭＩフィルタにも本発明を適用することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明はその趣旨に反しない限り、ここで説明する発明の実施の形態に限定されるものではない。特に本発明に係るチップ型電子部品の外部電極第２層目以外の部分の構造や作製方法などは、ここで、説明するもの以外にそれぞれのチップ型電子部品に適した構造や作製方法が存在する。
【００２３】
外部電極第２層目をＮｉメッキ膜として形成するときのメッキ浴や電流印加方法などの条件は以下のとおりである。
（１）Ｎｉメッキ浴（水溶液）の組成と環境
硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ4・６Ｈ2Ｏ）       ３００〜５００ｇ／ｌ
塩化ニッケル（ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）          １０〜３０ｇ／ｌ
スルファミン酸ニッケル                      ３０〜５０ｇ／ｌ
ホウ酸                                      １０〜５０ｇ／ｌ
ＰＨ値                                    ３．５〜５．５
浴温                                        ４０〜６０℃
【００２４】
本メッキ浴に硫酸ニッケルを添加するのは、ニッケル源として安価で、かつ、品質が安定しているからである。塩化ニッケルは水に対する溶解度が大きく、かつ、拡散常数が硫酸ニッケルの２倍あるので、メッキ膜の析出速度を大きくするために添加する。また、塩化ニッケルは金属ニッケルを不動態化しにくいので、金属ニッケルの陽極からの溶解を促進する。スルファミン酸ニッケルは水に対する溶解度が高く、溶液中のニッケルイオン濃度を高めることができるので、メッキ膜の析出速度を大きくするために用いる。ホウ酸はＰＨ緩衝材として用いる。ＰＨ値は、３．５以下にすると析出したＮｉが再溶解し、５．５より高いとＮｉイオンの溶解度が低くなるので３．５〜５．５の範囲とする。メッキ液の浴温は４０℃以下になるとメッキ膜析出速度が低下、６０℃以上となると水の蒸発が盛んになりＮｉイオンの濃度が不安定となるので、４０℃〜６０℃の範囲で調整する。
【００２５】
（２）電流印加方式
電源は、パルス電流印加電源を用いる。
印加電流              ２０〜１００Ａ
ＯＮタイム            ０．１〜９．０ｍｓ
ＯＦＦタイム          ０．５〜１００ｍｓ
【００２６】
パルス電流印加電源を用いる場合の印加電流の範囲は、メッキ処理を行う物の数量や大きさによって異なるが、２０Ａ未満ではメッキ析出速度小さく、１００Ａを超えるとメッキ膜が均一性を失うので２０〜１００Ａとする。パルス印加のＯＮタイムは０．１〜９．０ｍｓが適当である。ＯＦＦタイムはＯＮタイム長短によって異なるが、０．５〜１００ｍｓが適当である。しかし、メッキ膜のＮｉの析出粒子が大きくなるので、ＯＦＦタイムをＯＮタイムより短くすることはできない。
【００２７】
なお、本発明は、上記ＬＣ複合型ＥＭＩフィルタ以外に、チップ型サーミスタ、チップ型抵抗、チップ型インダクタ、積層セラミックコンデンサなどにも適用できる。
【００２８】
【実施例】
以下に、実施例をもとに、本発明をさらに具体的に説明する。
【００２９】
本実施例では、図１に示すチップ型のＬＣ複合型ＥＭＩフィルタの外部電極第２層目のＮｉメッキ条件を変えることによって、メッキ膜の析出粒子の粒径を変化させ、作製した各試料について後に説明する評価試験を行った。また、従来の直流連続印加方式によるＮｉメッキ膜の形成方法を比較例として同時に試験を行った。
なお、本実施例では、外部電極の第１層目はＡｇ膜、第３層目はハンダメッキ膜とし各々一定条件で形成した。
【００３０】
具体的には、外部電極第２層目Ｎｉメッキ膜の析出粒子の大きさは、Ｎｉメッキ浴の構成を下記に示す条件で一定とした上で、パルス電流印加タイムや印加電流値を変えることによって、変化させた。なお、メッキ開始より終了までの積算電流値は、いずれの試験例でも１５００Ａ・ｓで一定とした。
硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ4・６Ｈ2Ｏ）        ４００ｇ／ｌ
塩化ニッケル（ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）          １５ｇ／ｌ
スルファミン酸ニッケル                      ４０ｇ／ｌ
ホウ酸                                      ３０ｇ／ｌ
ＰＨ値                                        ４．３
浴温                                        ４５±５℃
撹拌                                      ポンプによる連続撹拌
【００３１】
（１）試料の作製
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ系複合酸化物磁性体と鉛複合系のペロブスカイト系誘電体とを所定の割合で混合、これを圧縮して板状に成形した後、これを切断し、１．９ｍｍ×１．１ｍｍ×０．９ｍｍのチップとした。ついで、１０００℃で焼成してセラミックスの素体を作製した。この素体の長手方向の両端に上記条件で外部電極を、また、長手方向中央部の両側に接地電極を同様にして形成し、供試試料とした。この場合内部電極は、図１に示す形式で作製した。なお、電流の印加は表１に示す条件で行った。
【００３２】
（２）評価試験の内容
上記条件で作製したＬＣ複合ＥＭＩフィルタについて以下の特性試験を行った。
▲１▼Ｎｉメッキ膜の析出粒子の粒径の測定
各実験例毎に、外部電極の形成が終わった試料１個について、走査型電子顕微鏡で第２層目のＮｉメッキ膜の析出粒子の粒径の測定を行った。
測定は試料中の任意に抽出された１００個の粒子について、最長軸とこれと直交する軸の径を測定、双方の値を平均して各粒子の粒径とした。そして各結晶の粒径１００個を平均してＮｉメッキ膜の析出粒子の平均粒径とし、これを表１に表示した。
表１に示すように、従来の直流連続印加方式ではＮｉメッキ膜の析出粒子の平均粒径は２μmを超えているが、パルス電流印加方式では１μm以下となっている。
▲２▼電着状態の観察
各実験例毎に、外部電極の形成が終わった試料５００個を抽出して、光学顕微鏡（４倍）でメッキの状態を観察し、第１層目を０．１ｍｍ以上はみ出してメッキ膜が形成された箇所のある試料の数を、メッキ不良数として表１に表示した。
表１で明らかなように第２層のＮｉメッキ膜の結晶の平均径が１μm以下であるとメッキ不良は発生していない。
▲３▼その他の試験
他に、製品の信頼性を確認するために、所定の高温負荷試験、耐湿負荷試験及び外部電極のハンダ付着性の試験を行ったが、比較例を含めた全試料が合格であり、本発明品の品質が実用的に問題がないことが証明された。
【００３３】
表１に上記試験の結果を示す。
【００３４】
【表１】
0004106813.tif 000002
【００３５】
【発明の効果】
本発明のチップ型電子部品は、外部電極第２層目メッキ膜の析出粒子の平均粒径を０．００５μｍ以上1．０μｍ以下にしたので、外部電極第2層目及び第３層目のメッキ膜が第1層目をはみ出して素体上に形成されいない。したがって、実装時に外部電極間で短絡することがなく、外部電極の間隔が一定なので電子部品として諸性質が一定し、かつ、実装後のハンダの剥離がなく、高温及び高湿の環境下での耐久性が保証された信頼性の高いチップ型電子部品を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＬＣ複合型ＥＭＩフィルタの縦断面図である。
【図２】（イ）従来のチップ型電子部品の外部電極の構造を図示した断面図である。
（ロ）外部電極のメッキはみ出しを、ＬＣ複合型ＥＭＩフィルタを例に図示した斜視図。
【符号の説明】
１      素体
２      内部電極
３      外部電極
３A     外部電極第１層目
３Ｂ    外部電極第２層目
３Ｃ    外部電極第３層目
４      接地電極
１０    チップ型電子部品
１０Ａ  ＬＣ複合型ＥＭＩフィルタ
２０    メッキはみ出し
【図１】
0004106813.tif 000003
【図２】
0004106813.tif 000004