(57)【要約】スタック型のMLCCコンデンサを提供する。コンデンサスタックは複数の多層セラミックコンデンサを含み、それぞれの多層セラミックコンデンサは、各第1の電極および隣接する各第2の電極の間に誘電体を用いて交互に積層されている、複数の第1の電極および複数の第2の電極を含む。第1の電極は第1の側面で終端し、第2の電極は第2の側面で終端する。第1の遷移的液相焼結導電層は、第1の側面上に位置して各第1の電極と電気的に接触し、第2の遷移的液相焼結導電層は、第2の側面上に位置して各第2の電極と電気的に接触する。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサスタックであって、
複数の多層セラミックコンデンサを含み、当該複数の多層セラミックコンデンサのそれぞれの多層セラミックコンデンサが、
複数の第1の電極および複数の第2の電極であり、前記複数の第1の電極の各第1の電極と、前記複数の第2の電極の隣接する各第2の電極との間に、誘電体を用いて交互に積層され、前記第1の電極が第1の極性を有して前記多層セラミックコンデンサの第1の側面で終端し、前記第2の電極が第2の極性を有して前記多層セラミックコンデンサの第2の側面で終端する、複数の第1の電極および複数の第2の電極と、
各前記第1の電極と電気的に接触する、前記第1の側面上の第1の遷移的液相焼結導電層と、
各前記第2の電極と電気的に接触する、前記第2の側面上の第2の遷移的液相焼結導電層と、
を含む、コンデンサスタック。
【請求項２】
前記第1の側面と前記第1の遷移的液相焼結導電層との間に導電層をさらに含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項３】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が、インジウム、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレンまたはポロニウム、鉛から選択される少なくとも1つの低融点金属を含む、請求項2のコンデンサスタック。
【請求項４】
前記導電層が、銀、銅、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンからなる群から選択される高融点金属を含む、請求項2のコンデンサスタック
【請求項５】
前記導電層が、Ag、Sn、Au、またはSnPbからなる群から選択される要素でめっきされたニッケルを含む、請求項2のコンデンサスタック。
【請求項６】
Ag、Sn、AuまたはSnPbからなる群から選択される要素でめっきされたニッケルを含む外部終端をさらに含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項７】
リードフレームをさらに含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項８】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が、融解すると前記リードフレーム内に拡散される低融点金属を含む、請求項7のコンデンサスタック。
【請求項９】
前記低融点金属が前記第1の電極内にも拡散される、請求項8のコンデンサスタック。
【請求項１０】
前記第1の側面と前記第1の遷移的液相焼結導電層との間に外部終端をさらに含む、請求項8のコンデンサスタック。
【請求項１１】
前記低融点金属が前記外部終端内にも拡散される、請求項10のコンデンサスタック。
【請求項１２】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が高融点金属をさらに含む、請求項7のコンデンサスタック。
【請求項１３】
前記第1の遷移的焼結導電層が非金属のフィラーをさらに含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項１４】
前記非金属のフィラーがガラス原料である、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項１５】
前記第1の遷移的液相焼結導電層と電気的に接触する第1のリードフレームと、前記第2の遷移的液相焼結導電層と電気的に接触する第2のリードフレームとをさらに含む、請求項1のコンデンサスタック
【請求項１６】
前記第1のリードフレームまたは前記第2のリードフレームが、リン青銅、銅、および合金鉄からなる群から選択される物質を含む、請求項15のコンデンサスタック。
【請求項１７】
前記第1のリードフレームまたは前記第2のリードフレームが、Cu、Ag、Sn、Au、NiまたはPbのリードフレーム表面仕上げを含む、請求項16のコンデンサスタック。
【請求項１８】
前記第1のリードフレームまたは前記第2のリードフレームが、ベリリウム銅、Cu194、およびCu192からなる群から選択される物質を含む、請求項15のコンデンサスタック。
【請求項１９】
前記第1のリードフレームまたは前記第2のリードフレームが、Cu、Ag、Sn、Au、NiまたはPbのリードフレーム表面仕上げを含む、請求項18のコンデンサスタック。
【請求項２０】
前記第1のリードまたは前記第2のリードが、銅の合金、合金42、およびコバールからなる群から選択される物質を含む、請求項15のコンデンサスタック。
【請求項２１】
前記第1のリードフレームまたは前記第2のリードフレームが、Cu、Ag、Sn、Au、NiまたはPbのリードフレーム表面仕上げを含む、請求項20のコンデンサスタック。
【請求項２２】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が、低融点金属および高融点金属を含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項２３】
前記低融点金属が、前記高融点金属内および前記第1の電極内の両方に拡散される、請求項22のコンデンサスタック。
【請求項２４】
前記低融点金属が、インジウム、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレン、ポロニウム、および鉛からなる群から選択される、請求項22のコンデンサスタック。
【請求項２５】
前記高融点金属が、銀、銅、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンからなる群から選択される、請求項22のコンデンサスタック。
【請求項２６】
前記低融点金属が、インジウム、錫またはビスマスからなる群から選択され、前記高融点金属が、銀、銅またはニッケルからなる群から選択される、請求項22のコンデンサスタック。
【請求項２７】
隣接する多層セラミックコンデンサ間に絶縁体をさらに含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項２８】
前記スタックの底部に屈曲性を吸収するための犠牲的なチップをさらに含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項２９】
電気コンポーネントを形成する方法であって、
複数の多層セラミックコンデンサを提供するステップであり、当該複数の多層セラミックコンデンサのそれぞれの多層セラミックコンデンサが、複数の第1の電極および複数の第2の電極を含み、当該複数の第1の電極および複数の第2の電極が、前記複数の第1の電極の各第1の電極と、前記複数の第2の電極の隣接する各第2の電極との間に、誘電体を用いて交互に積層され、前記第1の電極が第1の側面で終端し、前記第2の電極が第2の側面で終端している、提供するステップと、
各前記第1の側面が平行となり、各前記第2の側面が平行となるように、前記複数の多層セラミックコンデンサを積層するステップと、
遷移的液相焼結導電層の第1のコンポーネントの第1の層を形成するステップと、
前記遷移的液相焼結導電層の前記第1のコンポーネントの第2の層を形成するステップと、
前記第1の層および前記第2の層を、前記遷移的液相焼結導電層の第2のコンポーネントと接触させるステップと、
前記第1のコンポーネントおよび前記第2のコンポーネントを含み、前記第1の電極と電気的に接触する第1の遷移的液相焼結導電層を形成するのに十分な第1の温度に加熱するステップと、
前記第1のコンポーネントおよび前記第2のコンポーネントを含み、前記第2の電極と電気的に接触する第2の遷移的液相焼結導電層を形成し、それによりスタック型のコンデンサを形成するステップと、
を含む、電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３０】
各前記多層セラミックコンデンサ上に、前記第1の側面と前記第1の遷移的液相焼結導電層との間に外部終端を形成するステップをさらに含む、請求項29の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３１】
前記第1のコンポーネントが、各前記外部終端内に拡散される、請求項30の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３２】
各前記外部終端が前記第2のコンポーネントを含む、請求項21の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３３】
前記第1のコンポーネントを含むプリフォームを形成するステップをさらに含む、請求項32の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３４】
前記加熱するステップに先立って、前記プリフォームが、隣接する外部終端間に挿入される、請求項33の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３５】
前記プリフォームが、第2のコンポーネントをさらに含む、請求項34の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３６】
前記プリフォームが、不活性フィラーをさらに含む、請求項34の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３７】
前記不活性フィラーがガラス原料である、請求項36の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３８】
前記加熱するステップに先立って、前記プリフォームが順応性を有する、請求項34の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３９】
前記プリフォームが粒子を含み、当該粒子が、前記第1のコンポーネントまたは前記第2のコンポーネントの少なくとも1つを含む、請求項34の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４０】
前記粒子が、前記第2のコンポーネントのコアと、前記第1のコンポーネントのシェルとを含む、請求項39の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４１】
前記第1のコンポーネントが、インジウム、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレン、ポロニウムまたは鉛から選択される少なくとも1つの低融点金属を含む、請求項29の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４２】
前記第2のコンポーネントが、銀、銅、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンからなる群から選択される高融点金属を含む、請求項29の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４３】
第1のリードと前記第1の電極との間の前記第1の遷移的液相焼結導電層を用いて、前記第1のリードを前記第1の電極に電気的に接続するステップをさらに含む、請求項29の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４４】
前記第1のリードまたは前記第2のリードが、リン青銅、銅、および合金鉄からなる群から選択される物質を含む、請求項43の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４５】
前記第1のリードまたは前記第2のリードが、銅の合金、合金42、およびコバールからなる群から選択される物質を含む、請求項43の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４６】
前記第1のリードまたは前記第2のリードが、ベリリウム銅、Cu194、およびCu192からなる群から選択される物質を含む、請求項45の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４７】
前記第1のコンポーネントおよび前記第2のコンポーネントを含むプリフォームを形成するステップをさらに含む、請求項29の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４８】
前記第2のコンポーネントが銅を含む、請求項47の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４９】
多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法であって、
複数の多層セラミックコンデンサを提供するステップであり、当該複数の多層セラミックコンデンサのそれぞれの多層セラミックコンデンサが、複数の第1の電極および複数の第2の電極を含み、当該複数の第1の電極および複数の第2の電極が、前記複数の第1の電極の各第1の電極と、前記複数の第2の電極の隣接する各第2の電極との間に、誘電体を用いて交互に積層され、前記第1の電極が第1の極性を有して前記多層セラミックコンデンサの第1の側面で終端し、前記第2の電極が第2の極性を有して前記多層セラミックコンデンサの第2の側面で終端している、提供するステップと、
前記多層セラミックコンデンサのスタックを形成するステップと、
隣接する多層セラミックコンデンサの前記第1の電極と電気的に接触する第1の遷移的液相焼結導電層を形成するステップと、
隣接する多層セラミックコンデンサの前記第2の電極と電気的に接触する第2の遷移的液相焼結導電層を形成するステップと、
を含む、多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５０】
前記多層セラミックコンデンサが、前記電極と電気的に接触する第1の終端と、前記第2の電極と電気的に接触する第2の終端とをさらに含む、請求項49の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５１】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が、隣接する第1の終端間にある、請求項50の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５２】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が低融点金属を含む、請求項51の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５３】
前記低融点金属が、インジウム、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレン、またはポロニウムからなる群から選択される、請求項52の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５４】
前記第1の遷移的液相焼結導電層を形成する前記ステップが、隣接する多層セラミックコンデンサ間にプリフォームを配置することを含む、請求項49の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５５】
前記プリフォームが、インジウム、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレン、またはポロニウムからなる群から選択される低融点金属を含む、請求項54の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法
【請求項５６】
前記プリフォームが順応性を有する、請求項54の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５７】
前記プリフォームが、銀、銅、鉛、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄、およびモリブデンからなる群から選択される高融点金属を含む、請求項54の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気コンポーネントおよび電気コンポーネントを製造する方法に関する。より詳細には、本発明は、電気コンポーネントおよび電気コンポーネントを製造する方法、特に、様々な第2の取り付け物質およびプロセスによって、電子回路に引き続いてコンポーネントを接続することができるように、外部リードまたはリードフレームの取り付け用の、あるいは、電気コンポーネントの直接的なリードレスアタッチメント用の改善された終端を有する、スタック型のリードレスの多層セラミックコンデンサ、に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、導電性終端の形成方法および使用する物質は、信頼できる性能のために重要である。引き続いて電子回路内に組み立てられた時の実用における性能は、導電性終端と直接的に関係がある。歴史的に、鉛(Pb)ベースのはんだは、電子回路ボードにコンポーネントを取り付けるために、あるいは電気コンポーネントに外部リードを取り付けるために使用されてきた。近年、電気および電子機器における有害物質の使用は、ヨーロッパのRoHS法案によって代表されるように、産業界に様々な代替物を求めさせ、このことがはんだ中の鉛(Pb)の使用を制限した。
【０００３】
例えば、米国特許第6,704,189号明細書は、外部リードとめっきされた多層セラミックコンデンサ(MLCC)のコンポーネントとの間のコンタクトを形成するために、10〜30%のSbを用いたSnベースのはんだの使用について述べている。しかしながら、述べられたはんだは270℃未満の液相線を有する。比較のために、Sn10/Pb88/Ag2のようなhigh-Pbはんだは約290℃の液相線を有する。一般に、外部リード取り付けの信頼性を保証するためには、後続のすべてのプロセス温度よりも少なくとも30℃より上の融点であることが望ましいことが、産業界において認識されている。Sn、AgおよびCu(当技術分野においてSACはんだと呼ばれる)をベースとするはんだが、鉛フリー回路内での取り付けについての共通の選択になっているので、高融点を達成する能力が、現在において重要となっている。SACはんだは、例えば183℃の融点を有するSn63/Pb37のようなより古いPbベースの代替物よりも高温で、典型的には約260℃でリフローされなければならない。外部リードへの、またはターミナルを形成するためのコンタクト物質は、重大な信頼性の問題を引き起こす融解または部分融解をしないためには、これよりも十分に高い温度を保持しなければならない。SACはんだの融点の少なくとも30℃より高い温度が望まれる。物質の適合性および半導体技術に関連したより高いプロセス温度に起因して、ダイを基板に取り付けるために、金／ゲルマニウム、金／シリコンおよび金／錫の合金が開発された。ダイおよびそれらの合わせ面が熱膨張係数CTEに低い違いを有するので、これらの合金は、高温性能と、20,000psiの範囲の引張強度および25,000psiの範囲の剪断強度を有する高強度とを提供した。しかしながら、これらの物質はまた、概ね350℃より上のより高い融点に起因して、より高いプロセス温度を要求する。それらの高いプロセス温度は、エレクトロニクスにおけるそれらのより広い使用を妨げた。より高温の鉛フリーはんだを形成するために、Zn、Al、GeおよびMgの組み合わせに錫およびインジウムが加えられた。しかしながら、亜鉛およびアルミニウム粉末は表面上に酸化膜を形成する傾向があり、それらは後続のはんだにおける不十分なぬれ性に関係しており、それらの使用を非実用的にする。錫、亜鉛、カドミウムおよびアルミニウムを用いたはんだが利用可能である。しかし、それらは共融合金の形成において典型的に使用される。その理由は、共融合金以外のそれらの合金が、50〜175℃の広いプラスチック範囲を有し、それらの用途をエレクトロニクスの外部の特定のアプリケーションに制限するからである。カドミウム、亜鉛および銀の合金はんだは、アルミニウムを接合するのに適している。一旦液相線温度が450℃より上に移動すれば、はんだは、電気的なアプリケーションではなく構造のアプリケーションにおいて典型的に使用される、ろう付けはんだと呼ばれる。したがって、260℃より上の温度で結合性を保持し、製造において経済的なコンデンサへの、鉛フリーの高温結合を形成する方法を、これから実現しなければならない。
【０００４】
次の特許は、導電性結合の形成に関するTLPSの物質およびプロセスについて述べている。米国特許第5,038,996号明細書は、2つの合わせ面を、一方はSnで他方はPbでコーティングし、プロセス温度をSnの融点より僅か下の約183℃の温度に上昇させることにより、ジョイントを形成することを述べている。米国特許第5,853,622号明細書に開示されている遷移的液相焼結法（Transient Liquid Phase Sintering: TLPS）の形成は、TLPS物質を架橋ポリマーに結合させて、TLPSプロセスによって作成された金属表面間での金属間界面の結果として、導電率が改善された導電性接着物を作成する。米国特許第5,964,395号明細書において議論されているように、低融点物質の融点に加熱する場合、一方の表面が低融点物質を有し、それに合わせ面が適合するより高い融点の物質を有する、2つの合わせ面のスプレーが、ジョイントを形成する。
【０００５】
米国特許第5,221,038号明細書は、TLPSプロセスを使用して、抵抗器などのような個別のコンポーネントをプリント回路基板にはんだ付けするための、SnBiまたはSnInの使用について述べている。米国特許第6,241,145号明細書には、基板に電子モジュールをマウントするために、2つの合わせ面へコーティングされたAg/SnBiの使用が開示されている。米国特許出願公開第2002/0092895号明細書では、2つの合わせ面上、基板上、およびフリップチップ上のバンプの表面上への物質の堆積について議論しており、TLPS適合性の合金を作成するために、物質間に拡散を生じさせる温度に上昇されている。米国特許出願公開第2006/0151871号明細書は、他のコンポーネントまたは導電性表面に結合された、SiCまたは他の半導体デバイスを含んでいるパッケージを形成する際のTLPSの使用について述べている。米国特許出願公開第2007/0152026号明細書は、合わせ面上へのTLPS適合性の物質の配置について述べており、連結される2つの装置は、超小型電子回路への微小電気機械システム(MEMS)装置であり、低融点物質のリフローに引き続き、拡散プロセスを完了するための等温エイジングがなされている。米国特許第7,023,089号明細書は、銅、黒色ダイヤモンド、または黒色ダイヤモンド銅化合物から作られたヒート・スプレッダを、シリコンダイに結合するためのTLPSの使用について述べている。これらの特許およびアプリケーションは、コンポーネントを回路基板へ結合するためのTLPSプロセスについて述べているが、電気コンポーネント上への、またはリードフレームへのコンポーネントのアタッチメント内への、終端の形成に関するいかなる教示も含んでいない。
【０００６】
より近年の開発では、米国特許出願公開第2009/0296311号明細書は、多層セラミックコンポーネントの内部電極にリードを溶接する高温拡散結合プロセスについて述べている。TLPS物質は、拡散プロセスを開始するための熱を導入することにより、共に連結される合わせ面のフェース面上にめっきされる。この場合、拡散を促進するために、表面間を横切る密接した相互の接触がコンポーネントとリードフレームとの間に必要である。このことは、密接したコンタクトラインを形成することができる表面を連結することへのアプリケーションを制限し、本アプリケーションは、リードフレームに接続された異なる長さのコンポーネントを提供することができない。さらに、700〜900℃の範囲内の高温が溶接された結合を達成すると述べられている。これらの高い形成温度は、多層セラミックコンポーネントへの熱衝撃のダメージを回避するための予備加熱ステージのような、注意深いプロセスデザインを要求し、それでさえ、全ての物質について適切でないかもしれない。
【０００７】
他の鉛フリーな取り付け技術が当技術分野において述べられているが、いずれも適切ではない。
【０００８】
はんだは、ただ一つの融点を有する2つ以上の金属からなる合金であり、最も高い融点を有する金属の融点よりも常に低い、一般に、合金に依存する約310℃未満の融点を有する。はんだは再加工すなわち複数回リフローすることができ、それにより、欠陥のあるコンポーネントを削除し交換する手段を提供することができる。はんだはまた、連結している表面間に金属間界面を形成することにより、金属結合を形成する。それら隣接する表面にはんだが塗布されると、はんだは実際に外側に流れ、連結される表面領域にわたって広がる。
【０００９】
MLCCは、様々なアプリケーションにおいて広く使用されている。最も典型的には、MLCCまたは複数のMLCCのスタックは、個別のコンポーネントとして回路基板にマウントされる。MLCCに関連した特別の問題は、回路基板の屈曲のような応力が印加された時に、亀裂が生じる傾向を有することである。これらの応力破壊を回避するために、MLCCはリードフレーム間、例えば各極性のうちの1つにマウントされ、その後、リードフレームは、はんだ付け等により回路基板に取り付けられる。リードフレームは、当技術分野において必需品と考えられており、MLCCに応力を与えることなく、ボードの屈曲性に関連した応力に耐えることができるリードフレームの設計に、多くの努力が費やされてきた。リードフレーム設計および物質は、熱膨張率の差と、等価直列抵抗(ESR)、インダクタンスおよび他の寄生物を最小化する要望とにより、特に困難である。回路基板のどのような屈曲性もMLCCに直接的に移行し、MLCCへのダメージを実質的に保証するので、リードフレームを排除する要望にもかかわらず、当業者はそうすることができていない。
【００１０】
持続的および集中的な努力にもかかわらず、当技術分野では依然として十分適切なコンデンサがない。特に鉛(Pb)フリーの、高温アプリケーションのための改善された信頼性を有するリード接続についての持続的なニーズが存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、リードフレームへの取り付け用に、またはリードレスのコンデンサスタックとしての使用に適した、後続の電子回路内への組み立ての間に金属の外部リードまたはリードフレームアタッチメントを危険にさらさずにリフローすることができる、金属の外部ターミナルを形成するための改善された方法を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は、リードフレームへの取り付け用に適した、あるいは、終端またはリードアタッチメント相互接続を危険にさらさずに、後続の電子回路へのはんだリフロープロセスに耐えることができるリードレス終端として適した、終端を形成するための改善された方法を提供することを別の目的とする。
【００１３】
本発明は、ボード屈曲性がMLCCの予期される量の応力亀裂を引き起こさない、リードフレーム無しでマウントされたスタック型のMLCCを提供することを別の目的とする。
【００１４】
本発明は、鉛またはカドミウムのような禁止された物質あるいは金のような高価な物質を使用することなく、低い最初のプロセス温度という利点を有するが高い後続の融点温度を有する終端または相互接続を、電気コンポーネント上に形成することを別の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
実現されるであろうこれらおよび他の利点は、以下に示す本発明のコンデンサスタックによって提供される。コンデンサスタックは複数の多層セラミックコンデンサを含み、それぞれの多層セラミックコンデンサは、各第1の電極および隣接する各第2の電極の間に誘電体を用いて交互に積層されている、複数の第1の電極および複数の第2の電極を含む。第1の電極は第1の側面で終端し、第2の電極は第2の側面で終端する。第1の遷移的液相焼結導電層は、第1の側面上に位置して各第1の電極と電気的に接触し、第2の遷移的液相焼結導電層は、第2の側面上に位置して各第2の電極と電気的に接触する。
【００１６】
さらに、本発明の別の実施形態は、電気コンポーネントを形成する方法を提供する。方法は、
複数の多層セラミックコンデンサを提供するステップであり、当該複数の多層セラミックコンデンサのそれぞれが、各第1の電極および隣接する各第2の電極の間に誘電体を用いて交互に積層されている、複数の第1の電極および複数の第2の電極を含み、第1の電極は第1の側面で終端し、第2の電極は第2の側面で終端している、提供するステップと、
各第1の側面が平行となり、各第2の側面が平行となるように、複数の多層セラミックコンデンサを積層するステップと、
遷移的液相焼結導電層の第1のコンポーネントの第1の層を形成するステップと、
遷移的液相焼結導電層の第1のコンポーネントの第2の層を形成するステップと、
第1の層および第2の層を、遷移的液相焼結導電層の第2のコンポーネントと接触させるステップと、
第1のコンポーネントおよび第2のコンポーネントを含み、第1の電極と電気的に接触する第1の遷移的液相焼結導電層を形成するのに十分な第1の温度に加熱するステップと、
第1のコンポーネントおよび第2のコンポーネントを含み、第2の電極と電気的に接触する第2の遷移的液相焼結導電層を形成し、それによりスタック型のコンデンサを形成するステップと、を含む。
【００１７】
さらに、本発明の別の実施形態は、多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法を提供する。方法は、
複数の多層セラミックコンデンサを提供するステップであり、当該複数の多層セラミックコンデンサのそれぞれが、
各第1の電極および隣接する各第2の電極の間に誘電体を用いて交互に積層されている、複数の第1の電極および複数の第2の電極を含み、第1の電極は第1の極性を有して多層セラミックコンデンサの第1の側面で終端し、第2の電極が第2の極性を有して多層セラミックコンデンサの第2の側面で終端している、提供するステップと、
多層セラミックコンデンサのスタックを形成するステップと、
隣接する多層セラミックコンデンサの第1の電極と電気的に接触する第1の遷移的液相焼結導電層を形成するステップと、
隣接する多層セラミックコンデンサの第2の電極と電気的に接触する第2の遷移的液相焼結導電層を形成するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る概略側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る概略断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る概略側面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る概略断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る概略断面分解組立図である。
【図７】本発明の実施形態に係る概略断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る概略側断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る概略側断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る概略断面図である。
【図１１】スタック型のMLCCについての概略側面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る概略側面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係るグラフ表示である
【図１４】本発明の実施形態に従って結合した試験片の断面の電子顕微鏡写真である。
【図１５】本発明の実施形態に従って結合した試験片の断面の電子顕微鏡写真である。
【図１６】本発明の実施形態に従って結合した試験片の断面の電子顕微鏡写真である。
【図１７】本発明の実施形態に従って結合した試験片の断面の電子顕微鏡写真である。
【図１８】本発明によって提供される利点を例証するグラフ表示である。
【図１９】本発明によって提供される利点を例証するグラフ表示である。
【図２０】本発明によって提供される利点を例証するグラフ表示である。
【図２１】本発明によって提供される利点を例証するグラフ表示である。
【図２２】ボード屈曲性試験結果のグラフ表示である。
【図２３】ボード屈曲性試験結果のグラフ表示である。
【図２４】めっきされた表面を有する2つの試験片の剪断されたオーバラップジョイントの電子顕微鏡写真である。
【図２５】本発明の実施形態に従ってTLPSペーストを用いて結合した2つの試験片を示す。
【図２６】ボード屈曲性試験結果のグラフ表示である。
【図２７】ボード屈曲性試験結果のグラフ表示である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、外部リードまたはリードフレームへの改善された結合を有するMLCCと、あるいは、リードレスMLCCとして使用するための、スタック内でのMLCC間の改善された結合に関する。より具体的には、本発明は、コンポーネントに終端を形成するための、またはコンポーネントに外部リードを取り付けるための、遷移的液相焼結法(TLPS)またはポリマーはんだの使用に関する。改善された終端は、異なる表面仕上げを提供することができ、同様に、異なる長さのコンポーネントを提供することができるという利点を有する。そのうえ、はんだボールが形成されないので、通常でははんだ取り付け技術でのようにクリーニングすることが要求されるギャップ無しで、コンポーネントを互いの上面に積層することができる。TLPSまたはポリマーはんだは、コンポーネントの内部電極と直接的に結合することができ、終端を低温で形成することができる。好ましい実施形態では、熱圧着プロセスを用いることにより、より高密度の終端を準備することができ、それにより、改善された外部リード取り付け結合を形成する。
【００２０】
はんだは、最初のリフローの後に組成の変化を受けない合金である。はんだはただ一つの融点を持っており、何回でも再溶融することができる。最も一般的なはんだは、60%Sn40%Pbである。はんだは、コンポーネントと回路基板または基板との間の機械的および電気的な相互接続を提供するために、エレクトロニクスにおいて選択される物質であった。はんだは、大量生産の組み立てプロセスに非常に良く適している。はんだの物理的特性は、はんだ合金の作成に使用する比率または金属を単に変更することにより、変更することができる。この点においてはんだが言及される場合、少なくとも2つの金属の合金が何回でも再溶融することができることを示唆するであろう。
【００２１】
導電性のエポキシ／接着物は、典型的には架橋ポリマーである。架橋ポリマーは、典型的には銀または金のフレークまたは粒子である導電性フィラーで満たされており、電気的な導電性を有するエポキシポリマー結合を作成する。はんだとは異なり、導電性接着物は一度だけキュア可能であり、再加工することができない。金属粒子が互いに触れ合うと、それら金属粒子はエポキシを通じて蛇行する導電性パスを形成し、2つ以上のコンポーネント間の電気的な接続を作成する。導電性のエポキシ／接着物、はんだ、およびエポキシはんだは、典型的には315℃未満の温度制限を有している。
【００２２】
ポリマーはんだは、適合性を有する2つ以上の金属間に金属接続を作成するために使用される別の物質である。ポリマーはんだは、典型的な例ではエポキシである架橋ポリマーとはんだとの結合である。はんだは、導電率とジョイントの機械的強度の大部分とを提供し、同時に、エポキシは、付加的な機械的強度を提供するポリマー結合を形成し、温度性能をはんだ単独よりも上に増加させる。
【００２３】
遷移的液相焼結法(TLPS)結合は、はんだから識別可能である。TLPS物質は、高温にさらされる前の2つ以上の金属または合金の混合であり、それにより、物質の熱履歴を識別する。TLPS物質は、高温にさらされる前には低い融点を示し、これらの温度にさらされた後にはより高い融点を示す。最初の融点は、低融点金属または2つの低融点金属の合金の結果である。第2の融点は、低融点金属または合金が高融点金属を用いて新しい合金を形成する時に形成される、金属間合金のそれであり、それにより、より高い融点を有する金属間合金を形成する。TLPS物質は、連結される金属面間に金属結合を形成する。錫／鉛または鉛(Pb)フリーはんだとは異なり、TLPSは、それらが金属間ジョイントを形成するようには広がらない。高い第2のリフロー温度により、TLPSシステムの再加工は非常に困難である。遷移的液相焼結法は、TLPS適合性を有する2つ以上の物質が互いに接触してもたらされて、低融点金属を融解するのに十分な温度に上昇される場合に生じる冶金条件について述べるための、プロセスに与えられた用語である。TLPSプロセスまたは相互接続を作成するために、それら金属の少なくとも一つは、錫(Sn)、インジウム(In)のような低い融点の金属のファミリーから由来するものであり、もう一つは、銅(Cu)または銀(Ag)のような高い融点のファミリーから由来するものである。SnとCuとが集められ温度が上昇されると、SnおよびCuがCuSn合金を形成し、その結果得られる融点は、低融点金属の融点よりも高い。InおよびAgの場合には、Inが融解するための十分な熱が適用されると、Inが実際にAg内へ拡散し、同様に、In単独よりも高い融点を有する固溶体を作成する。TLPSは、プロセスを一般的に参照するために使用され、TLPS適合性を有する物質は、TLPS適合性を有する2つ以上の金属間の金属結合を作成するために使用されるであろう。TLPSは、比較的低温(300℃より低い)で形成することが可能な、600℃より高い第2の再溶融温度を有する機械的および電気的な相互接続を提供する。これらの温度は、TLPS適合性を有する金属の異なる組み合わせによって決定される。TLPSは、TLPS金属結合または相互接続を生成するために使用されるプロセスおよび物質に、一般的に関係するために使用されるであろう。
【００２４】
TLPS結合は、157℃と同程度に低い、比較的低い最初のプロセス温度で形成することができる。一旦TLPS結合プロセスが完了すると、結果得られるジョイントは、その最初のプロセス温度よりもはるかに高い、典型的には300℃より上の融点を有しており、多くの物質セットについて共通の、450℃より上の第2の融点を有する。TLPSは、特定の特性を有する合金を作成するために、2つ以上の金属を共に融解することによりはんだが形成される点で、従来のはんだと異なる。これらの特性は、単に、合金に追加の金属を加えるか、合金中の金属の組成割合を変更することにより変更することができる。その後、はんだ合金は、2つ以上の表面を連結するために再溶融し凝固することができる。TLPSは、最初のうちは、はんだ合金のような合金化された物質ではない。TLPSは、拡散または2つ以上の金属を互いに焼結させることをベースとする金属のプロセスであり、特に2つの表面間の界面において生じる。一旦TLPS界面が形成されると、それは低温で再融解することができない。一旦焼結または拡散プロセスが完了すると、TLPSのより高い再融解温度は、アセンブリがこれら高温において非回復性のダメージを受けるので、多くのケースでは、これらアセンブリの再加工を妨げる。TLPSプロセスは、銀または銅のような高融点金属の各々に接触して、インジウムまたは錫のような低融点金属をもたらし、低融点金属が融解して拡散または高融点物質と焼結するようなポイントに温度を上昇させることにより達成される。拡散または焼結の速度は時間と温度の関数であり、金属の異なる組み合わせに応じて異なる。結果物は、高融点金属の融点に接近する新しい融点を有する固溶体である。
【００２５】
TLPS技術は、相対的に平坦な2つの合わせ面間の、機械的および電気的な導電性の両方の金属結合を供給することに特に適している。TLPSプロセスに典型的に使用される金属は、2つの金属ファミリーから選択される。1つは、インジウム、錫、鉛、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレンまたはポロニウムのような低融点金属からなり、もう1つのファミリーは、銀、銅、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンのような、拡散された固溶体を作成するための、高融点金属からなる。
【００２６】
ジョイント内のいかなる潜在的なボイドをも除去するための、フラックスフリーなプロセスを使用することが特に望ましい。TLPSが焼結をベースとするプロセスであるので、結合ラインは均一でありボイドフリーである。はんだと共に必要であるフラックスは、ジョイント内においてトラップされ、バーンアウトされてボイドから除去される。半導体産業、特にダイ取り付けプロセスのケースでは、これらのボイドは、初期故障および信頼性の問題を導くホットスポットをI/C内に作成する可能性がある。TLPSは焼結プロセスでありフラックスフリーであるので、TLPSはこの問題に取り組む。2つの金属が共に面合わせされて熱が加えられる場合、低融点金属が高融点金属へ拡散し、合わせ面を横切って固溶体を作成する。固体の均一な結合ラインを作るためには、合わせ面全体を横切る密接したコンタクトを保証するために、合わせ面が平坦かつ共面である必要がある。良いジョイントを得るために十分に平坦ではない表面が多く存在するので、合わせ面に必要とされる平坦度はまた、この技術のアプリケーションを制限する。
【００２７】
ペーストを形成するために液体のキャリア物質と結合された、TLPS適合性を有する金属粒子コアは、非平坦かつ不均一な2つの表面間に適用することができ、その表面には、めっき処理、焼結による厚膜、およびまたはめっきした焼結厚膜のような表面処理技術が混合して適用され、最も低い融点を有する金属の融点に加熱され、ジョイントを形成するための十分な長さの時間、その温度が保持される。単一の金属粒子コアは、ペースト中の多数の金属の必要性を無くし、このように金属の比率を無問題にする。さらに、およそ960℃の高融点を有する金属である銀をコア粒子として使用することにより、単一粒子を作成することが可能であり、次に、157℃の融点を有するインジウムのような低融点金属のシェルでその粒子をコーティングする。インジウムを使用する利点は、インジウムが融解するにつれて銀内に拡散するからである。この銀およびインジウムのバイメタル粒子が、各々が銀でコーティングされた2つの表面間に配置されると、インジウムは銀表面内に拡散し、それと共に、銀のコアも固溶体ジョイントを作成するであろう。このバイメタルの単一粒子について考慮することができる、インジウムのような低融点を有する他の金属は、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレン、ポロニウムまたは鉛を含んでおり、また、銀のような高融点を有する金属や、銅、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンも、可能な組み合わせとして考慮することができる。
【００２８】
ペーストを形成するためにフラックスおよび溶媒と混合されたインジウム粉末は、Niで過剰めっきされて約5ミクロンの銀(200μインチ)で過剰めっきされた銅の卑金属を有する2つの試験片間にTLPSの金属結合を生成するために、適用することができる。サンプルは、上述しためっき表面を有する試験片上にインジウムペーストを適量分配し、次に、2つの試験片を互いに接して配置して5秒間150℃で加熱し、続けて、約60秒間、約320℃の温度に増加させることにより準備することができる。このように準備されたサンプルのジョイント強度は、4,177psiの剪断応力と同等の85〜94ポンドの範囲の引張強度を示すことができ、5〜9ポンドの範囲の、平均7ポンドの引張剥離強度を達成することができる。これらの結果は、約3000psiの剪断強度を有し、7〜10ポンドの範囲の引張剥離強度を有するSnPbはんだについての結果と比較される。1つの主要な違いは、AgInジョイントが、600℃を超過する第2の融点に耐える場合があるということである。これらの結果は、現在のはんだであるSnPbはんだよりは強くはないが、はるかに高い第2の融点を有している場合、銀めっきされた2つの試験片を結合するために用いられるインジウムペーストは少なくとも等価であり、それによって、高温の相互接続アプリケーションおよび鉛フリーとなるために適した物質を産出することを示している。
【００２９】
リードフレームを構造へ組み合わせる方法は、通常、一方が高融点金属を有し、もう一方が低融点金属を有する2つの合わせ面をコーティングすることからなる。コーティングプロセスは気相蒸着またはめっきから成ってもよい。第２の方法は、低融点金属または2つ以上の低融点金属の合金で作成されたプリフォームフィルムを、Ag、CuまたはAuのような高融点金属でコーティングされた2つの平坦な表面間に挟み込むことである。第３の方法は、銅のような高融点金属の粒子からなるペーストを作成し、次に、Sn-Biのような合金化された2つの低融点金属の粒子を加え、そして、合わせ面をクリーンにし且つペースト混合物を形成するための金属粒子への液体成分として機能する、デュアルパーパス液体に混合することである。
【００３０】
2つの金属の十分な拡散が規定されたサイクルタイムにおいて完了しておらず、最大の第2のリフロー温度に到達していなければ、ジョイントは第２の加熱プロセスにさらすことができる。この場合、ジョイントすなわちアセンブリは、低融点物質よりも高い温度にさらし、15分から2時間までの間保持することができる。時間および温度は、第2の組み立てプロセスまたは最終の環境的アプリケーションの必要条件によって要求されるような望ましい第2のリフロー温度を提供するために、変更することができる。インジウム／銀TLPSの場合には、600℃を超える第2の融点を達成することができる。
【００３１】
ジョイントは、5秒から30秒のような機械的なジョイントを作成するのに十分な時間の間、低融点金属を融解するのに十分な温度にアセンブリをさらすことにより、形成することができる。その後、第2の加熱プロセスの間、ジョイントは、インジウムおよび銀が拡散し、その結果より高い第2のリフロー温度を有する合金を作成することを可能にする十分な温度および時間にさらされる。
【００３２】
適切な表面間にTLPS合金のジョイントを形成するためのペーストを適用することに加えて、これもプリフォームを用いて達成することができる。その最も単純な例示では、プリフォームは低温TLPSコンポーネントの薄いフォイルであり得る。あるいは、プリフォームは、ペーストを成型および乾燥して溶媒を取り除くことにより生産することができる。結果得られる固体のプリフォームは、結合される合わせ面間に配置することができる。この場合、乾燥後に、補強のための適切なバインダーをペーストに加えることが必要かもしれない。これらのすべてのケースにおいて、プリフォームは、結合される合わせ面に順応することができるような順応性を有するであろう。
【００３３】
ペースト内に含まれている、インジウムのような単一の金属を含む相互接続は、銀のような高融点金属でコーティングされた表面への結合を形成するために使用することができる。銀内へのインジウムの拡散は、より高温での結合を達成するために引き続き反応するものを形成するための、遷移的液相のより低い温度を可能とする。より低い融点ペースト内において高い拡散速度を達成することは、この結合の構成に重要である。最終的なジョイントにおいて、縮小されたボイドおよび均質な相のような所望の特性を達成するために、ペーストに他の金属を追加することが望ましいかもしれない。しかしながら、低融点物質の高い拡散係数を保持することが重要である。このような理由のため、1つ以上の金属が低融点金属に加えて必要であれば、ペーストを形成する前に金属粉末をコーティングすることによりこれら金属を取り入れることが好ましい。活性な表面を保持するために、最も低融点の金属をより高い融点金属上にコーティングすることが好ましい。コーティングはさらに、ペースト内の異なる金属元素間の拡散距離を低減する所望の効果を有し、このことが、単一の金属ペーストへの1つ以上の追加の金属粉末の単純な混合に対立するものとして、好ましい相が直ちに形成されることを可能にする。
【００３４】
合金は除外されることが望ましい。合金はペーストの拡散活動を低減する。コーティングされた金属粉末は、好ましくは、ペースト内への組み込みに先立って、めっきを使用して形成することができる。
【００３５】
導電性接着物は、典型的には、概ね150℃の規定の温度範囲内においてキュアまたは架橋する、銀または金の粒子で満たされた架橋ポリマーであり、連結される物質への機械的な結合を形成する。それらの導電性は、ポリマーマトリクスの境界内において互いに密接してコンタクトする金属粒子によって作成され、ある粒子から別の粒子までの電気的な導電性パスを形成する。バインダーは本質的に有機的であるので、それらは、通常約150℃から約300℃の範囲内の比較的低い温度性能を有する。一旦キュアされた導電性のエポキシは再加工することができない。TLPS結合とは異なり、高温または腐食する環境への露出は、ポリマー結合を分解および金属粒子を酸化させて、電気的な特性を低下させる可能性がある。相互接続の電気的および機械的な性能の両方が危険にさらされる可能性があり、ESRの増加と機械的強度の低下とに帰着する。
【００３６】
ポリマーはんだは、Pb/Sn合金システムまたはSn/Sbのような鉛フリーシステムをベースとする従来のはんだシステムを含むことができ、クリーニング剤として機能する架橋ポリマーと結合する。架橋ポリマーはまた、金属の融解フェーズの間にエポキシ結合のような架橋ポリマー結合を形成する能力を有し、それにより、はんだ合金および機械的なポリマー結合を形成する。ポリマーはんだの利点は、はんだの融点よりも上の温度においてポリマー結合が付加的な機械的な結合の強度を提供し、それにより、はんだジョイントに、はんだの融点よりも約5℃から80℃の範囲内で上の、より高い作業温度を与えることである。上昇された温度において付加的なはんだジョイントの強度を提供するために、ポリマーはんだは、同じペースト内において現在のはんだ合金と架橋ポリマーとが組み合わせられて、例えば加熱によりキュアされた時に、金属結合および機械的な結合の両方を提供する。しかしながら、温度上限およびジョイント強度は、物質の物理的特性によってのみ増加された。300℃の実用的な限界は残るものの、TLPSによって作成される結合は、より高い温度を達成することができる。
【００３７】
一実施形態では、ポリマーはんだ結合は優遇的（complimentary）である。ポリマーとはんだとの好ましい混合の代わりに、コンポーネントを形成するポリマーと金属結合を形成するコンポーネントとは、合わせ面間の双方において分離されている可能性がある。
【００３８】
TLPSまたはポリマーはんだペーストは、電気コンポーネント上に終端を形成することができ、電気コンポーネントは、他の方法および／または物質によって引き続き電子回路へ取り付けられる。上昇された温度において、例えば鉛フリーはんだのような他の物質タイプと比較して、改善されたジョイント強度を有する鉛(Pb)フリーの金属間金属結合を形成することができる。TLPSまたはポリマーはんだジョイントは、埋込電極またはコンポーネント内の電極を用いて直接的に、あるいは、これらの電極に接する他の物質を通じて形成することができる。TLPSまたはポリマーはんだジョイントは、コンポーネントの端部にオーバラップする必要はない。
【００３９】
ペースト状のTLPSまたはポリマーはんだの使用は、平坦ではない表面が連結されることを可能にする。より具体的には、ペースト状のTLPSまたはポリマーはんだの使用は、不規則な形状の2つの表面が、密接したすなわち連続的なコンタクトラインを伴わずに、連結されることを可能にする。このことは、このプロセスの間中、表面が密接した連続的なコンタクトラインでなければならない、引き続き拡散結合されるめっき表面と比較して、特に有利である。このことはまた、異なる長さの電気コンポーネントが、スタック内において組み合わせられるか、あるいはリードフレーム内において積層されることを可能にする。TLPSははんだボールを形成しないので、スタック型のコンポーネントは、終端を用いて、同じ向きで、はんだを使用する従来の取り付けに必要とされるクリーニング用のギャップを必要とすること無く、互いの構成の最上部に配置することができる。
【００４０】
TLPSまたはポリマーはんだペーストは、従来のはんだのように流れないので、リードフレーム上にはんだダムを採用する必要がない。この特徴は、製造における重要な利便性を提供する。
【００４１】
TLPSまたはポリマーはんだペーストは、2つ以上のコンポーネント間の互いの結合、または共通のリードフレーム内の結合を形成するために使用することができる。リードフレームの場合には、異なる長さのコンポーネントを取り付けることができ、また、はんだボールが生じないので、これらはんだボールをクリーンにするためのコンポーネント間のギャップを必要とすることは無い。したがって、結果得られるスタックは、従来のはんだを用いて組み立てられる場合よりも薄い。ポリマーはんだははんだボールを最小化し、TLPSははんだボールを排除する。
【００４２】
TLPSペーストを用いた熱圧着結合は、結合内の密度を増加させるために使用することができ、それにより、温度のみに依存する場合よりもさらに信頼性のあるジョイントを形成する。熱圧着結合により、機械的性質および電気的な特性の両方が改善される。
【００４３】
TLPSは、電気コンポーネントの内部電極に直接的に結合を形成するために使用することができる。MLCCでは、内部電極は高融点金属であることができる。MLCCの端部には低融点金属をコーティングすることができ、それに加えて、高融点金属の層を、例えばシートまたは試験片内に、外部にコーティングすることができる。低融点金属を加熱すると、内部電極および外部金属を合金化することができ、それにより、内部電極に金属結合を直接的に形成する。
【００４４】
遷移的液相焼結法の導電性接着物とコンポーネントとの間に最初の結合を形成するために、低温が使用されることは特に好ましい。最初の結合の形成に引き続き、等温エイジングがなされ、より高い温度を保持することが可能な高温ジョイントを生成する。リフロー温度は、第2の取り付けプロセスを使用してコンポーネントを回路へ取り付ける間に生じ、最も高い溶融元素の融点および最初の結合を形成するための加熱中に形成された合金の融点未満である。このことは、約260℃のリフローを要求するSACタイプのはんだと比較して好ましい。
【００４５】
遷移的液相焼結プロセスと共に２段階リフローも使用することができ、第1のステップでは、電気的な導電性を有する金属結合が、TLPS合金化プロセスにおいて使用する金属に依存して、5秒から5分までの範囲内の比較的短い時間サイクルを使用して、180℃から280℃までの範囲内の低温で形成される。第2のステップでは、200℃から300℃の範囲の温度を使用して、制限されないが5分から60分の間のより長い持続期間、部品を等温エイジングにさらす。最初の結合を形成するために必要とされるより短い時間は、自動化プロセスにより適している。別の方法では、単一ステップのプロセスを使用することができ、例えば250℃から325℃の温度で、例えば10秒から30秒の持続期間で、TLPSが、外部リードおよび電気コンポーネント間に、ターミナルすなわち導電性の金属結合を形成する。175℃から210℃のような低い温度は、10〜30分のようなより長い持続期間に使用することができる。電気コンポーネント自身が温度に敏感な場合、これは特に有用である。
【００４６】
典型的には、終端は、好ましくは加熱により、電気的な導電性を有する金属結合を形成するワンステップの焼結プロセスを使用して、制限されないが190℃から220℃の温度範囲で、制限されないが10分から30分の時間の間、形成される。第2の融点が第1の融点を少なくとも80℃だけ超えることが最も好ましい。金属結合は450℃を超える第2の融点を有することができ、これにより、この技術を、後続の高温アプリケーションにおいて使用するのに適している低温での鉛(Pb)フリープロセスの解決策についての、実行可能なオプションにする。このタイプのプロセスは、半導体プロセスおよびいくつかのPCBプロセスに典型的なバッチタイププロセスにより適しているがしかし、多層セラミックコンデンサを含む電気コンポーネント用の、高容量のインライン終端および外部リードアタッチメントには貢献しない。そのうえ、この方法でのTLPSプロセスは、特に高レベルの有機含有物と共に、高い空隙率に帰着する場合がある。
【００４７】
TLPS物質は、相互接続された好ましいジョイントを達成するために、２段階のプロセスを使用して処理することができる。第1のステップは、比較的短い30秒のプロセス時間、または225℃から300℃の範囲内の温度未満で、電気的な導電性を有する強固な金属連結を形成する。第2のステップは焼結ステップであり、合金化プロセスを完了するために、その部分を、200℃から250℃または未満の温度に5分から30分の時間さらす。２段階のプロセスは高容量のインラインアセンブリに良好であり、後続のバッチ焼結プロセスが適用可能である。しかしながら、上述した単一ステップのプロセスを用いると、多くの場合、空隙率が望ましくなく高い。
【００４８】
多くのアプリケーションでは、高い空隙率は許容可能かもしれない。しかしながら、回路基板のマウントプロセスでの高い湿度のような過酷な環境では、水または他の化学物質が結合に入り込んでコンポーネントを不良にする可能性があるので、高い空隙率は望ましくない。したがって、本発明の好ましい実施形態は、熱圧着プロセスを使用して、遷移的液相焼結ジョイント内に低い空隙率の終端を形成することである。このプロセスは、単一ステップにおいて、225℃から300℃の範囲内の温度で15〜30秒の短いプロセス時間を使用して、自動化に適しているものにするという、追加の利点を有する。30秒未満の低温ワンステップと共に熱圧着を使用して、MLCCに外部リードを取り付けるアプリケーションについて、強固なジョイントを作成することができる。
【００４９】
ポリマーはんだを使用する場合、これが接触する表面間における高密度の金属結合の形成を促進するので、熱圧着もまた、好ましい加工方法である。熱圧着の利点は、第2の取り付けプロセスに関するより強固な結合を含んでおり、より高い強度を有する取り付けが達成される。0.5〜4.5Kg/cm2(7.1〜64psi)の、より好ましくは0.6〜0.8Kg/cm2(8.5〜11psi)の圧縮力は、ここに教示する熱圧着のデモンストレーションには十分である。約0.63Kg/cm2(9psi)は、教示のデモンストレーションに特に適した圧縮力である。
【００５０】
TLPSは、銅、銀、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄、およびモリブデン、あるいはTLPSプロセスでの使用に適したこれらの任意の組み合わせの混合物から選択される高温物質を含む。鉛(Pb)フリーのTLPS物質は、好ましくは、高温コンポーネントとしての銀または銅と、低温コンポーネントとしてのインジウム、錫、またはビスマスを使用する。
【００５１】
TLPSはさらに、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、インジウム、テルル、水銀、タリウム、セレン、またはポロニウム、あるいはこれらの任意の2つ以上の混合物または合金から選択される低融点物質をさらに含む。
【００５２】
TLPS物質は、表面仕上げへの適合性を有し、銀、錫、金、銅、プラチナ、パラジウム、ニッケル、またはこれらの組み合わせを含み、リードフレーム仕上げとして、コンポーネントの接続または内部電極のどちらかが、2つの表面間に電気的な導電性を有する金属結合を形成する。外部リードまたはリードフレームの適切な物質は、リン青銅、銅、これに制限されないがベリリウム銅のような銅の合金、Cu194およびCu192を含んでおり、同様に、リードフレームは、これに制限されないが、合金化42およびコバールのような合金鉄からなる。
【００５３】
加熱は当技術分野において既知の任意の方法によって行うことができ、対流加熱、放射加熱、および誘導加熱を用いることが最も好ましい。
【００５４】
以下、本開示の不可欠な非制限的な構成要素を表す図面を参照して、本発明を説明する。種々の図面を通じて、類似の構成要素にはそれに応じた符号が付されるであろう。
【００５５】
図1の概略側面図を参照して、本発明の実施形態を述べる。図1において、MLCCのような電気コンポーネント1は、TLPS結合を通じて内部電極と一体化した電気接触にある外部終端2を含み、このことは、以下の説明からより容易に理解されるであろう。特別な利点は、MLCCのスタックを、各端部と電気接触しているTLPS結合された外部終端に結合する能力であり、これにより、第2の取り付け物質3を使用して、電子回路ボード基板5上のコンタクトパッド4に取り付けることができるリードレススタックを形成することができる。このように、TLPSまたはポリマーはんだを用いて形成される多くの終端を備える電気コンポーネントを、リードのない回路に取り付けることが可能であることが理解されるであろう。しかしながら、このことが、より幅広く第2の取り付け物質が検討されることを可能にするので、TLPSジョイントのより高い第2の融点は、ポリマーはんだよりもTLPSをより好ましくする。要素1Aは、上述したような付加的な電気コンポーネントであることができ、あるいは、屈曲性を吸収する犠牲的なチップを表現することができる。犠牲的なチップは、屈曲性を吸収するために十分に大きいことが好ましいが、必要以上に大きくはない。千分の35〜60インチの厚さを有する犠牲的なチップが十分である。
【００５６】
図2の概略断面図にMLCCのリードレススタックが示される。図2において、リードレススタックは、隣接するMLCC上の外部終端7間に、適切なTLPSペーストまたはプリフォーム18を適用し反応させることにより形成される。ここに述べるように、プリフォームは好ましくは順応性を有し、これによりプリフォームが隣接面に順応することを可能にする。加熱されると、プリフォームの低融点金属は外部終端内へ拡散し、その結果、金属結合を形成する。プリフォームはまた、高融点金属を含んでいてもよく、望ましくは外部終端でのものと同じ金属であり、加熱されると、低融点金属はプリフォームの高融点金属内へ拡散し、その結果、プリフォームの高融点金属と外部終端との間に金属結合を形成し、隣接するMLCCの外部終端間の十分適切な導電性を保証する。外部終端は、厚膜ペーストを共焼成することにより、あるいは、導電性接着物をキュアすることにより形成することができ、その結果、内部電極9および10との電気接触を形成する。誘電体11は内部電極を分離する。
【００５７】
TLPS結合を促進するために、外部終端は複数の層を含むことができる。図3の概略断面図に、本発明の実施形態が示される。図3において、外部終端は、MLCCの内部電極9および10と直接的に接触する第1の層7'と、プリフォーム18との適合性を有してそれと共にTLPS結合を形成することができる終端層7と、を備える複数の層を含む。終端層およびプリフォームを包み込んで、回路基板への第2の取り付けを促進する、特にはんだ付け適性を改善するための、はんだ層またはめっき層26のいずれかを提供することができる。
【００５８】
これまでは、従順な結合がコンポーネント間に形成されない限り、同様にそれら各々の終端間に従順な電気的な結合を形成しない限り、上述したMLCCのリードレススタックは、先行技術において利用不可能であると考えられていた。ここに述べる本発明の実施例では、TLPSジョイントは、電気的および機械的な結合の両方として機能する。導電性接着物が、典型的にはエポキシであるポリマーの分解温度での使用において制限されているので、先行技術における電気的な結合は、実際には制限された能力を有していた。回路基板への第2の取り付け中にはんだがリフローする傾向があり、スタックの電気的な結合性を危険にさらすので、リードレススタック内において複数のMLCCを組み合わせるためにはんだを単独で使用することは、通常は可能ではない。これらの問題のうちのいくつかを克服するための、先行技術における鉛の使用は、熱サイクルまたは熱衝撃イベント中に回路基板からMLCCに直接的に伝達される応力に起因する不良についての固有の傾向によって、制限されている。信頼できる性能のために、これらの応力問題を低減するためのリード物質およびMLCCタイプの組み合わせが開発されているが、これは他の制限事項に帰着する。例えば、合金42はCTEミスマッチを低減するために使用されてきたが、結果は、得られるスタックについて望ましくない、より高いESRである。焼成およびめっきされた終端にMLCCを結合するためのTLPSを使用して製造されたリードレススタックは、基板の屈曲亀裂に対する高い抵抗性を有し、個々のコンデンサの性能よりも悪くない性能であり、このように、機械的な性能に関する本発明によるジョイントの強固性を確証する。TLPSがMLCC間に連続的な導電層を形成するので、合金42のリードを用いて作成される上述の有鉛（leaded）スタックについて言及されたような、ESRの増加は無い。リードレススタックが、スタックに関連付けられた離隔支持体を必要としないので、より短いスタック内に同数および同タイプのMLCCを形成することができる。TLPS結合の比較的低い形成温度にて結合されたより短いスタックが、他のコンポーネントと追加の回路とがスタックに加えられることを可能にする。非常に機械的な要求が存在するアプリケーションにおいて使用される場合、電気的な機能性を有しない機械的な吸収コンポーネントをスタックの底部に加えることができる。
【００５９】
図4に、外部リードへ導電性結合を形成するためのTLPSまたはポリマーはんだの終端の使用が示される。電気コンポーネント1は、外部リードフレームと外部終端7との間で、TLPSまたはポリマーはんだ8を用いて、外部リードまたはリードフレーム6に接続される。
【００６０】
図5において、TLPSまたはポリマーはんだ外部ターミナル12は、多層セラミックコンデンサの内部電極9および10と直接的に接触している。交互の極性を有し、交互に配置された平坦な内部電極は、誘電体11によって分離され、交互の内部電極は、TLPSまたはポリマーはんだによって形成された反対側の外部終端12と直接的に接触する。この実施形態は、電気コンポーネント上への他の接続物質の形成に関連した処理コストを回避するという追加の利点を提供する。TLPS外部終端を用いる図5の実施形態は、その後、TLPS結合を用いて一体化された外部終端を形成する同様の実施形態を用いて積層することができ、その結果、図１に示されるMLCCのリードレススタックを提供する。
【００６１】
図6の概略断面分解組立図に、本発明の実施形態が示される。図6には、誘電体11によって分離された内部電極9および10の交互に配置される層を含むMLCCモノリスが示されており、隣接する複数の内部電極は、それぞれ反対側の端部において終端している。一実施形態では、内部電極はTLPS結合の高融点金属である。プリフォーム302がモノリスの端部に適用されて外部終端を形成する。プリフォームはコアを含み、コアは、高融点金属303と、界面においては低融点金属304との複層構造である。MLCCが積層され、MLCCに取り付けられたプリフォームにおいて、低融点金属304が内部電極内および高融点金属303内へ拡散し、その結果、プリフォームと各MLCCの内部電極との間に金属結合を形成する。プリフォームの高融点金属がリードフレームを形成してもよい。別の実施形態では、低融点金属はMLCC上にあってもよい。
【００６２】
TLPS結合を形成している間の低融点金属の拡散は、結合形成プロセスの時間および温度と同様に、反応性にも依存する。高い反応性を達成するためには合金を避けることが望ましいが、それぞれの金属およびそれらの厚さは、それぞれの相状態図を参照して、第2の相形成の可能性を禁止するように選択されるべきである。
【００６３】
図7に、単一のMLCCを用いた実施形態が示される。図7において、TLPSまたはポリマーはんだの終端14は、外部リード15を内部電極9および10に結合し、また、多層セラミックコンデンサ本体16の端部17を超えて延伸しない。機械的応力が除去されるので、この実施形態は、このオーバラップエリアで生じる不良を低減する。
【００６４】
図8には、電気コンポーネントの断面図が示されており、この場合において、多層セラミックコンデンサ100は、TLPSまたはポリマーはんだの終端102を用いて、導電性の相互接続を通じて外部リード104と接触する。端部106は、導電接続と外部リードとの間の連続的な密接したコンタクトラインを備えない。外部リードおよび導電性相互接続の2つの表面が共に面合わせされる場合に、密接にコンタクトした連続的なラインを形成する必要が無いことが、特別な利点である。
【００６５】
図9に、本発明の実施形態が示される。図9には、多数が積層可能であることを理解するという説明の目的で、リードフレーム206間に2つのMLCC200'および200が示されている。各MLCCは、MLCCの端部108の一部だけをカバーする、TLPSまたはポリマーはんだの終端202を有する。このことが、MLCCのフェース面間において最小のギャップまたはギャップ無しで、MLCCが近接して配置されることを可能にする。TLPSまたはポリマーはんだの終端202は、混合物または複層構造として予備形成して、コンポーネント間に挿入することができ、引き続き、単一の加熱ステップまたは複数の加熱ステップを行うことができる。あるいは、外部終端は、内部電極と直接的に電気接触して形成することができる。
【００６６】
拡散駆動型の結合プロセスは、ダイ取り付けにおいて見受けられるような平坦面間において、順調に使用されてきた。しかしながら、そのような平坦面を作ることが実行可能ではないアプリケーションがある。これらのケースでは、連結される合わせ面間のギャップおよびボイドを満たす能力を有する、不均一な合わせ面の連結を提供することができる高温の解決策についてのニーズが存在する。TLPS技術に一般的に使用される金属は、2つの金属ファミリーから選択される。第1のファミリーは低融点を有する金属から成り、第2のファミリーは高融点を有する金属からなる。低温ファミリーの部材が高温ファミリーの部材と接触させられ、熱にさらされると、低融点金属が高融点金属内へ拡散または焼結し、高融点物質の融点未満の融点を有する合金を作成する。遷移的液相焼結法(TLPS)と呼ばれるこのプロセスは、比較的低温で相互接続の作成を可能とし、TLPS固溶体の形成に起因して高融点金属のものよりは低いが、依然として高い第2のリフロー温度を有する。
【００６７】
図10に、スタック型のMLCCの概略側面図として本発明の実施形態が示される。2つのMLCC20および21は異なる幅を有する。TLPSまたはポリマーはんだの終端22は、異なる長さの電気コンポーネントに、外部リード23への十分適切なコンタクトを提供することができる。このように、たとえ長さが0.254mm(0.010インチ)を超えないだけ異なることが望ましくても、同じスタック内には、2.54mm(0.10インチ)までの異なる長さのコンポーネントを取り付けることができる。銀めっき、焼結銀、またはTLPS適合性を有する金属の他の組み合わせような、表面金属の混合技術が適用された複数の不均一な表面を連結することが、多くの場合望ましい。図10に示されるように、連結される一方の表面は、例えば銀を用いて電気めっきを施すことができ、合わせ面は、厚膜の銀のペーストでコーティングし、その後焼結することができる。その後、各々が銀めっきまたは他のTLPS適合性を有する高融点金属を有しており連結されることになっている2つの表面間に、例えばペースト状のインジウムのような単一の構成要素の低融点金属が堆積することができる。ペーストは、異なるサイズを有するMLCCの不均一な表面間のギャップを満たす能力を有する。その後、アセンブリは、インジウムの場合例えば157℃のような融点に、あるいはインジウム以外の場合別の適切な低融点物質の融点に加熱され、5秒から15分までの間、液相線温度で保持され、冷却され、そして凝固が可能とされる。得られるジョイント相互接続物質は、低融点物質の温度より高い第2のリフロー温度を有するであろう。スタック内において隣接するMLCC間の任意の絶縁体層70は、外部リード間でのアーク放電に対する保護を提供する。200ボルトより上または250ボルトより上のような高電圧アプリケーションについては、絶縁体層がより望ましい。絶縁体層は、アクリル、ポリウレタン、ポリイミド、エポキシ、パリレン(パラキシリレン)およびシリコーンを含むことができる様々な化学ファミリーをベースとする、様々なポリマー・コンフォーマル・コーティングによって提供することができる。TLPSまたはポリマーはんだの終端は、不活性フィラー112を含むことができる。
【００６８】
TLPSペーストまたはプリフォームは、2つの目的で機能するための不活性フィラーを内部に有することができる。第1の目的は、高価な金属に起因するコストを最小化することであり、第2の目的は、直接的な電気的および冶金的な結合を、MLCCの終端されていない端部および露出した内部電極に直接的に形成することである。特に、ギャップが満たされることになる場合の図10に関連して説明されるように、部分、特に高融点金属のコンポーネントの部分を、不活性な物質でまたはより低コストの導電性物質で置き換えることにより、コストは低減することができる。高融点金属の代わりに使用するための特に好ましいフィラーは、300℃より高い融点を有するセラミックスのような、および200℃より高いガラス転移温度(Tg)を有するガラスまたは高温ポリマーのような、非金属である。一例では、ポリイミドのような熱硬化性ポリマーであろう。高融点金属をこれら非金属のうちの1つに取り替えることの2つの特別な利点は、TLPSの活性な低融点金属が、TLPS結合の形成中に拡散によって消費されないことである。低融点を有するガラスのファミリーから不活性フィラーが選択される場合の第2の利点は、TLPSペーストまたはプリフォームの混合物内のガラスが、MLCCの終端せずに露出したセラミック本体の露出したガラス原料との結合を作成することである。非金属はまた、スプレーまたはめっきのような方法によって、低融点金属でコーティングすることができる。
【００６９】
図11は、従来のはんだ34を使用して外部リード32および33に取り付けられた2つのコンポーネント30および31のスタックについての概略側面図を示す。このケースでは、はんだボールを除去するためのアセンブリのポストクリーニングを可能とするために、コンポーネント間に少なくとも0.254mm(0.010")のギャップGを要求しなければならない。
【００７０】
図12は、TLPSまたはポリマーはんだ35を使用して外部リード32および33に取り付けられた2つのコンポーネント30および31のスタックについての本発明の実施形態の概略側面図を示す。このケースでは、はんだボールが形成されないので、コンポーネント間には0.254mm未満のギャップを使用、好ましくはギャップ無しで使用することができ、したがってクリーニングが必要とされない。ギャップの除去は、スタックの高さの全体的な低減を可能とし、その結果、電気コンポーネントに必要な垂直のスペースを低減する。そのうえ、2つを超えるコンポーネントのスタックのために、スペースの節約はさらに大きくなるであろう。
【００７１】
次の特性を示す最小の空隙率でジョイントを作成することが特に望ましい:5ポンド／インチを越える引張剥離、張力および剪断試験に対する強い機械的強度、高い導電性、150℃から225℃の範囲内の低い最初のプロセス温度、300℃を超えるまたはより高い第2のリフロー温度、不均一な表面間において密接したコンタクトを有するまたは.015インチまでのギャップを有すること。
【実施例】
【００７２】
スランプ試験は、好ましくは拡大視された、可視的な観察に基づき、リードフレーム内でMLCCが移動またはスランプしているかを確かめるために、処理の後に部品が検査される。スランプは、リードフレームへの結合の結合性を、リフロープロセスが危険にさらしていることを示す。リードフレーム内でのMLCCの移動、または結合性の損失の視覚的な示唆は、不良であることを示している。
例1:ポリマーはんだの改善された機械的な強固性
【００７３】
共通のリードフレームにマウントされた5.6mm x5.1mm(0.22×0.20インチ)のケースサイズを有する2つのMLCCを各々が有する、68個の同一のスタックを製造した。スタックは、各々が34個の2つの等しいセットに分けられた。第1のセットは、91.5重量%のSnおよび8.5重量%のSbを用いた1mgのSn/Sbはんだを使用して、リードフレームが各MLCCに取り付けられている対照セットであった。第2のセットは、10048-11AポリマーはんだとしてHenkel社から入手可能な、91.5重量%のSnおよび8.5重量%のSbを用いた1mgのSn/Sbポリマーはんだを使用して、リードフレームが各MLCCに取り付けられている本発明によるセットであった。それぞれのコンポーネントを、はんだリフローオーブンを260℃で3回通過させ、スランプしたチップの数を決定するために、それぞれの通過後に部品が検査された。表1に、不良部品の累積数をそれぞれの通過後に記録した結果を示す。
【表１】
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【００７４】
表1の結果は、対照については、1回目の通過において4つの部品が不良であり、後続の通過において追加で1つの部品が不良であったのに対して、本発明によるサンプルはいずれも不良ではなかったことを示す。したがって、対照サンプルのはんだと比較して、ポリマーはんだには、昇温された温度において付加的な機械的強度が追加される。
例2:TLPSの改善された機械的な強固性
【００７５】
銀または錫がめっきされたリードフレームを用いて同様のスタックを製造し、Ormet 328として入手可能なCuベースの遷移的液相焼結接着物を用いて取り付けた。サンプルは、スランプまたは外部リードの剥離のいずれをも示さなかった。その後、米国特許第6,704,189号明細書に述べられているような、MLCCに取り付けられてスタックより下に吊された30gのウェイトを用いて、スタックをオーブン内に配置する荷重試験が行なわれた。少なくとも10℃のステップで、各温度において10分の滞留時間で、260℃より上に温度を上昇させた。その後、スランプおよびまたは外部リードの剥離不良について部品を検査した。銀めっきした外部リードフレームの場合には360℃において不良が検知されたが、Snめっきしたリードフレームについては630℃において最初の不良が検知されており、このことはTLPSの機械的な優れた高温性能を実証している。
例3:ポリマーはんだの温度性能
【００７６】
同一のMLCC、同一のJ-リードおよび熱圧着プロセスを使用して、120個のJ-リード型のスタックを製造した。そのサンプルを30のグループに分け、様々な体積を使用してそれぞれを結合し、ここで、対照サンプルについては、Henkel 92ADA1OODAP85V EU 2460として入手可能な91.5/8.5のSn/Sbはんだを使用して結合し、同じはんだ組成を含んでいる本発明によるサンプルとしては、Henkel 20048-11Aとして入手可能なポリマーはんだを使用して結合した。その後、サンプルは、様々なはんだオーブンを異なる温度で3回以上通過された。その後、サンプルは部品スランプについて検査された。結果を図13に示す。ポリマーはんだサンプルにおいてはスランプは検出されず、このことは、試験した範囲において改善された高温強固性を示す。ポリマーはんだは350℃より上の温度には耐えないであろう。
例4:高速な第2の組み立てプロセスに対するポリマーはんだの耐久性
【００７７】
同一のMLCC、同一のJ-リードおよび熱圧着プロセスを使用して、J-リード型のスタックを製造した。対照は、Henkel 92ADA100DAP85V EU 2460として入手可能な91.5/8.5のSn/Sbはんだを使用して準備した。本発明によるサンプルは、Henkel 20048-11Aとして入手可能な同じはんだ組成を含んでいるポリマーはんだを使用して準備した。引き続き、標準はんだを用いてFR4基板上にサンプルを組み立て、はんだリードフレームについて推奨されるものよりも早い温度傾斜割合を使用して、IRリフローオーブンを通過させた。スランプまたはリードフレーム接触不良についてサンプルを検査した。Sn/Sbはんだを含んでいるサンプルが、15個のサンプルのうち不良が9個であったのに対して、ポリマーはんだは、15個のサンプルのうち不良は0個であり、このことは、高速アセンブリに関して強固性が増加したことを実証している。部品は同じ高速アセンブリに掛けられた。
例5:熱圧着
【００７８】
図14および図15は、IRリフロープロセスを使用してAgめっきしたリン青銅の試験片間を結合するための、Ormet 701シリーズとして入手可能なTLPS Ag/Sn/Biを使用して達成された結合、およびOrmet 280 CEシリーズとして入手可能なCu/Sn/Biを使用して達成された結合を実証する顕微鏡写真である。ボイドの著しいエリアが存在する。図16は、熱圧着プロセス後のTLPS Cu/Sn/Biを示す顕微鏡写真であり、図17は、熱圧着プロセス後のCu/Sn/Biを示す顕微鏡写真である。どちらの実例においても高密度の微細構造が観察される。熱圧着は、例えば2〜10ポンドの圧縮力で5分未満のように、非常に早く達成することができる。
【００７９】
例4と同様の方法で試験片を準備した。デバイスからは30gのウェイトが吊され、その結果として熱圧着結合に対する応力がかけられた。結合は温度の上昇にさらされた。850℃に加熱するまでは不良は観察されなかった。
【００８０】
Ormet 701として入手可能なCu/Sn/Bi TLPSおよび10/88/2のSn/Pb/Agはんだを使用するリードアタッチメントを用いた観察において、TLPSは堆積された場所に残るのに対し、はんだは加熱すると流れ出す。はんだは、はんだダムの使用を必要とし、外部リードアタッチメントと共に使用した場合に抵抗するのに対し、TLPSはそうではない。このことは、製造上の重要な利点を提供する。
【００８１】
マットめっきされたSnリン青銅試験片を結合するためのOrmet 701 Cu/Sn/Bi TLPSが、ポストキュアの有無の様々な条件で熱圧着を使用して準備された。これらの結果は91.5Sn/8.5Sbはんだと比較される。図18において、サンプルA1は、180℃で20秒間加熱しポスト焼結は適用しなかった。サンプルB1は、180℃で15秒間加熱し210℃の20分間のポスト焼結を適用した。サンプルC1は、180℃で20秒間加熱し210℃の30分間のポスト焼結を適用した。サンプルD1は、190℃で20秒間加熱しポスト焼結は適用しなかった。サンプルE1は、190℃で20秒間加熱し210℃の15分間のポスト焼結を適用した。サンプルF1は、190℃で20秒間加熱し210℃の30分間のポスト焼結を適用した。サンプルG1は、200℃で20秒間加熱しポスト焼結は適用しなかった。サンプルH1は、200℃で20秒間加熱し210℃の15分間のポスト焼結を適用した。サンプルI1は、200℃で20秒間加熱し210℃の30分間のポスト焼結を適用した。サンプルJ1は、200℃で10秒間加熱しポスト焼結は適用しなかった。サンプルK1は、230℃で10秒間加熱しポスト焼結は適用しなかった。サンプルL1は、91.5Sn/8.5Sbはんだを使用して、ポスト焼結を模倣して210℃で30分間加熱した。この例は、より低い温度において最初の結合がなされ、ポスト焼結により結合の強度を著しく増加させることができることを実証している。
例6:
【００８２】
銀めっきした試験片上にOrmet 280CE Ag/Sn/Biを使用して、例5と同様の実験のセットが行なわれた。結果を図19の棒グラフに示す。例では、熱圧着プロセスにおいてポストキュアは全く適用されていないにもかかわらず、外部リードは、引張(kg単位)のピークから不良へのものとして測定された、はんだのものを超える剪断強度を示している。それぞれのケースでは、サンプルは、第1の温度で、予備加熱と一致する第1の期間加熱され、その後、3秒間で第2の温度に上昇され、サンプルは第2の温度で所定の期間保持された。図19において、サンプルA2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が300℃に上げられて20秒間保持された。サンプルB2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が300℃に上げられて10秒間保持された。サンプルC2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が300℃に上げられて5秒間保持された。サンプルD2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が300℃に上げられて20秒間保持された。サンプルE2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が300℃に上げられて10秒間保持された。サンプルF2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が300℃に上げられて5秒間保持された。サンプルG2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が280℃に上げられて20秒間保持された。サンプルH2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が280℃に上げられて10秒間保持された。サンプルI2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が280℃に上げられて5秒間保持された。サンプルJ2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が280℃に上げられて20秒間保持された。サンプルK2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が280℃に上げられて10秒間保持された。サンプルL2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が280℃に上げられて5秒間保持された。サンプルM2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が260℃に上げられて20秒間保持された。サンプルN2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が260℃に上げられて10秒間保持された。サンプル02は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が260℃に上げられて5秒間保持された。サンプルP2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が260℃に上げられて20秒間保持された。サンプルQ2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が260℃に上げられて10秒間保持された。サンプルR2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が260℃に上げられて5秒間保持された。サンプルS2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が240℃に上げられて20秒間保持された。サンプルT2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が240℃に上げられて10秒間保持された。サンプルU2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が240℃に上げられて5秒間保持された。サンプルV2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が240℃に上げられて20秒間保持された。サンプルW2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が240℃に上げられて10秒間保持された。サンプルx2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が240℃に上げられて5秒間保持された。サンプルY2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が220℃に上げられて20秒間保持された。サンプルZ2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が220℃に上げられて10秒間保持された。サンプルAA2は、140℃で10秒間予備加熱され、温度が220℃に上げられて5秒間保持された。サンプルBB2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が220℃に上げられて20秒間保持された。サンプルCC2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が220℃に上げられて10秒間保持された。サンプ���DD2は、140℃で3秒間予備加熱され、温度が220℃に上げられて5秒間保持された。例6の結果は、ポスト焼結を適用しないTLPSプロセスに対する時間温度の影響を実証している。
例7:TLPS終端
【００８３】
Ormet 701として入手可能なTLPS Cu/Sn/Biをニッケル卑金属電極MLCC上にキュアさせて、ニッケル内部電極に直接的に終端を形成した。平均静電容量は、標準的な高温終端物質用のそれと同様の0.32μFであり、このことは、連続的な導電性パスとの結合が内部電極に形成されたことを示していた。
例8:温度耐久性試験
【００８４】
接着結合の強さを試験するために、米国特許6,704,189号明細書に従って、底部の外部リードに取り付けられた30グラムのウェイトを用いて外部リードの部品を空気中に吊して、荷重試験が行われた。外部リードワイヤの剥離によって不良が検知されるまで、吊り下げられる部品とウェイトとは上昇した温度にさらされる。結果を図20に示す。ポリマーはんだを利用する本発明によるサンプルは、88Pb/10Sn/2Agはんだを使用する対照よりも、温度の作用として、著しく良い結合強度を実証している。図20において、対照は88Pb/10Sn/2Agはんだを用いて結合された。例1では、導電性接着物を用いてニッケル／錫リードが結合された。例2では、導電性接着物を用いてニッケル／金リードに結合された。例3では、中心に95Sn/5Agはんだドットを用い、ネイルヘッド上に導電性接着物を用いて、ニッケル／銀リードに結合された。
【００８５】
同様のサンプルが、MIL-STD-202G, Method 211, Test Condition A, Procedure 3.1.3に従って、適用される荷重がコンデンサターミナルの軸方向であり、デバイスが不良になるまで力が増加される剪断強度試験にさらされた。結果を図21に示す。図21において、例4には、Sn95/Ag5と共にポリマーはんだのドットを利用し、リフローした後、導電性接着物を用いて銀めっきされたネイルヘッドに結合し、ポストリフローキュアを適用した。対照にはSn95/Ag5はんだを使用した。例5には、銀めっきしたリードワイヤに結合するために導電性接着物を使用した。実証されるように、導電性のエポキシは3ポンド未満の不十分な剪断付着性を示し、このことは、プロセス時の不十分な取り扱い強度に帰着する。
【００８６】
本発明によるサンプルは、外部リードワイヤから吊される30グラムのウェイトを用いた400℃より高い温度に耐える。導電性接着物単独では300℃より高い温度で存続するが、図21に示されるように室温では不十分な剪断付着性を示す。サブコンポーネントと電子装置との組み立て中には一般的であるような、連結した後の部品の処理および取り扱いには、このことは許容可能ではない。現在の発明の剪断試験は、3ポンドより高い許容可能な室温剪断強度を示した。
例9:
【００８７】
カルシウムジルコン酸塩およびニッケル内部電極をベースとする、C0G誘電体セラミックを用いた、先行技術において公知のプロセスによって製造した、ケースサイズ2220、0.47μF、50V定格のMLCCを評価した。これらは、ガラス原料を含んでいる銅の厚膜ペーストを用いて終端した。サンプルは、2つの異なるタイプの電解めっきで作成された。焼成された銅終端にニッケルめっきが適用され、引き続き、一方のケースには銅めっきが適用され、他方のケースには銀めっきが適用された。すべてのめっき層は、最小で5ミクロン(200μインチ)まで行われた。リードレススタックは、主として銅および錫の金属粒子を含んでいるTLPSペーストOrmet CS510を使用して、両方のMLCCめっきタイプについて生成された。スタックは、結合されるめっき終端の上部表面に沿って、TLPSペーストのビーズを分注することにより作成した。この方法で、隣接するコンデンサの終端に沿ってOrmet CS510を用いて、4つのチップのスタックが組み立てられた。これらはアセンブリ内に固定され、窒素雰囲気下のヘラーオーブンを使用して、300℃より高い温度で90秒間維持したまま、330℃のピーク温度に加熱された。AEC-Q200-005 Rev Aに述べられている試験方法を使用して、10mm屈曲させることにより、これらリードレススタックのサンプルの基板の屈曲性が、単一のMLCCと比較された。不良として記録されている2%の静電容量損失を用いて、1mm／秒の割合で屈曲が適用された。サンプルは、リフローした錫−鉛(SnPb)はんだを使用して、試験回路基板に接続された。これらの結果を、銅および銀めっき部品についてのワイブルグラフとして、図22および図23にそれぞれ示す。スタック性能は単一のMLCCよりかは僅かに低下するが、両方のタイプのめっきで作成されたリードレススタックについての屈曲性不良は、C0GタイプのMLCCについてのAECによって要求される3mmの最小値を十分に上回っている。
例10:
【００８８】
チタン酸バリウムおよびニッケル内部電極をベースとする、X7R誘電体セラミックを用いた、先行技術において公知のプロセスによって製造した、ケースサイズ2220、0.50μF、500V定格のMLCCを評価した。これらは、ガラス原料を含んでいる銅の厚膜ペーストを用いて終端した。サンプルはその後、電解ニッケル(最小で50μインチ)でめっきされ、引き続き、錫(最小で100μインチ)でめっきされた。2つのMLCCのリードレススタックは、TLPSペーストOrmet CS510を使用して、結合されるめっき終端の上部表面に沿って、TLPSペーストのビーズを分注することにより作成した。これらはアセンブリ内に固定され、窒素雰囲気下のヘラーオーブンを使用して、300℃より高い温度で90秒間維持したまま、330℃のピーク温度に加熱された。AEC-Q200-005 Rev Aに述べられている試験方法を使用して、10mm屈曲させることにより、これらリードレススタックの基板の屈曲性が、単一のMLCCと比較された。不良として記録されている2%の静電容量損失を用いて、1mm／秒の割合で屈曲が適用された。サンプルは、リフローした錫−銀−銅(SAC)はんだを使用して、試験回路基板に接続された。これらの結果を図26にワイブルグラフとして示す。リードレススタックの性能はシングルチップのMLCCに類似しており、どちらも共に、X7RタイプのMLCCについてのAECによって要求される2mmの最小値を十分に上回っている。図27は、フレックスタームの2チップのリードレススタックの屈曲性に対する、フレックスタームのシングルチップの屈曲性を示しており、分布の大部分は6mmの屈曲性を十分に上回っている。
【００８９】
有鉛スタック間のさらなる比較は、SnSbはんだを用いて相互接続された有鉛スタックの対照グループの高温性能を、TLPS(CS510)を用いて相互接続された有鉛スタックのそれと比較する例11において見ることができる。
例11:
【００９０】
表2は、標準のCu/Ni/Sn終端で、Snのリードフレーム仕上げで、コンデンサスタックとリードフレームとが標準のSnSbはんだを用いて終端されているコンデンサを用いて構築された対照グループの高温性能と共に、TLPS物質CS510の高温性能を実証している。試験グループは、コンデンサ終端を使用しない結果に加えて、様々なコンデンサ終端の金属化と異なるリードフレームの表面仕上げとを使用する結果を示し、さらに、内部電極とリードフレームとの間の電気的および機械的の両方の接続をなすために、CS510 TLPS相互接続を使用する結果を示している。表2から、30グラムのウェイトを用いて吊り下げられ加熱された場合の対照グループは、230〜235℃の温度範囲において不良であったことを理解することができる。終端無しのコンデンサを含むコンデンサ終端の金属化タイプにかかわらず、Ormet CS510で作成されたサンプルは、600℃の試験限界に到達し、不良は生じなかった。ただ一つの例外は、終端およびリードフレーム表面の両方にSnを使用した試験グループであり、420〜450℃の範囲において不良を示した。
【表２】
2016502273.tif 000004
例12:
【００９１】
本発明の実施形態に係る比較を図25に示し、図24に示されるように、めっきした2つの試験片と比較される。図24には銅の2つの試験片が示されており、第1の銅試験片は、Niでめっきされた後Agで過剰めっきされ、第2の銅試験片は、Niでめっきされた後Agおよびインジウムで過剰めっきされている。その後、2つの試験片は向かい合わせに配置されて、インジウムの拡散を開始するための温度に加熱された。処理の後に、2つの試験片は剪断試験にさらされ、ジョイント不良が生じるまで引張られた。結果は、最大のジョイント強度および均一な拡散を保証するための、向かい合う部品間における密接なコンタクト表面の必要性を実証している。図24中の矢印は、拡散が生じるジョイントエリアを横切るコンタクトの分離点を示す。ジョイントの表面エリアは3.81×3.81mm(0.150"x0.150")の正方形または14.52mm2(0.0225 in2)であり、ジョイントの剪断強度は266psiである。しかしながら、推定20%の表面コンタクトエリアが存在する。このことは、ジョイント強度を最大限にするための、合わせ面間の密接なコンタクトの必要性を明白に実証している。
【００９２】
図25は、図24に示すものと同じタイプの試験片を示し、2.5ミクロン(100マイクロインチ)のNiおよび5ミクロン(200マイクロインチ)のAgでめっきされ、インジウムペーストを使用して、第2のような試験片に結合された。表面の被覆率は100%であり均一であり、記録された剪断強度は9000psiであった。組み立て、処理および剪断方法は正確に同じであり、したがって、非平坦な2つの表面を共に結合しようとすることと、非平坦な2つの表面を、インジウムペーストを使用して結合することとの違いを実証している。
【００９３】
以上、本発明を制限することのない好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明はこれに限定されない。当業者であれば、本明細書に添付された、本出願の必須の部分を構成する特許請求の範囲に記載した発明の範囲内において、ここでは詳細には述べられない追加の実施形態および変更を実現するであろう。
【図１】
2016502273.tif 000005
【図２】
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【図３】
2016502273.tif 000007
【図４】
2016502273.tif 000008
【図５】
2016502273.tif 000009
【図６】
2016502273.tif 000010
【図７】
2016502273.tif 000011
【図８】
2016502273.tif 000012
【図９】
2016502273.tif 000013
【図１０】
2016502273.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
2016502273.tif 000016
【図１３】
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【図１８】
2016502273.tif 000018
【図１９】
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【図２０】
2016502273.tif 000020
【図２１】
2016502273.tif 000021
【図２２】
2016502273.tif 000022
【図２３】
2016502273.tif 000023
【図２６】
2016502273.tif 000024
【図２７】
2016502273.tif 000025
【図１４】
2016502273.tif 000026
【図１５】
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【図１６】
2016502273.tif 000028
【図１７】
2016502273.tif 000029
【図２４】
2016502273.tif 000030
【図２５】
2016502273.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月24日(2014.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサスタックであって、
複数の多層セラミックコンデンサを含み、当該複数の多層セラミックコンデンサのそれぞれの多層セラミックコンデンサが、
複数の第1の電極および複数の第2の電極であり、前記複数の第1の電極の各第1の電極と、前記複数の第2の電極の隣接する各第2の電極との間に、誘電体を用いて交互に積層され、前記第1の電極が第1の極性を有して前記多層セラミックコンデンサの第1の側面で終端し、前記第2の電極が第2の極性を有して前記多層セラミックコンデンサの第2の側面で終端する、複数の第1の電極および複数の第2の電極と、
各前記第1の電極と電気的に接触する、前記第1の側面上の第1の遷移的液相焼結導電層と、
各前記第2の電極と電気的に接触する、前記第2の側面上の第2の遷移的液相焼結導電層と、
を含む、コンデンサスタック。
【請求項２】
前記第1の側面と前記第1の遷移的液相焼結導電層との間に導電層をさらに含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項３】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が、インジウム、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレンまたはポロニウム、鉛から選択される少なくとも1つの低融点金属を含む、請求項2のコンデンサスタック。
【請求項４】
前記導電層が、銀、銅、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンからなる群から選択される高融点金属を含む、請求項2のコンデンサスタック
【請求項５】
前記導電層が、Ag、Sn、Au、またはSnPbからなる群から選択される要素でめっきされたニッケルを含む、請求項2のコンデンサスタック。
【請求項６】
Ag、Sn、AuまたはSnPbからなる群から選択される要素でめっきされたニッケルを含む外部終端をさらに含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項７】
リードフレームをさらに含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項８】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が、融解すると前記リードフレーム内に拡散される低融点金属を含む、請求項7のコンデンサスタック。
【請求項９】
前記低融点金属が前記第1の電極内にも拡散される、請求項8のコンデンサスタック。
【請求項１０】
前記第1の側面と前記第1の遷移的液相焼結導電層との間に外部終端をさらに含む、請求項8のコンデンサスタック。
【請求項１１】
前記低融点金属が前記外部終端内にも拡散される、請求項10のコンデンサスタック。
【請求項１２】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が高融点金属をさらに含む、請求項7のコンデンサスタック。
【請求項１３】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が非金属のフィラーをさらに含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項１４】
前記非金属のフィラーがガラス原料である、請求項13のコンデンサスタック。
【請求項１５】
前記第1の遷移的液相焼結導電層と電気的に接触する第1のリードフレームと、前記第2の遷移的液相焼結導電層と電気的に接触する第2のリードフレームとをさらに含む、請求項1のコンデンサスタック
【請求項１６】
前記第1のリードフレームまたは前記第2のリードフレームが、リン青銅、銅、および合金鉄からなる群から選択される物質を含む、請求項15のコンデンサスタック。
【請求項１７】
前記第1のリードフレームまたは前記第2のリードフレームが、Cu、Ag、Sn、Au、NiまたはPbのリードフレーム表面仕上げを含む、請求項16のコンデンサスタック。
【請求項１８】
前記第1のリードフレームまたは前記第2のリードフレームが、ベリリウム銅、Cu194、およびCu192からなる群から選択される物質を含む、請求項15のコンデンサスタック。
【請求項１９】
前記第1のリードフレームまたは前記第2のリードフレームが、Cu、Ag、Sn、Au、NiまたはPbのリードフレーム表面仕上げを含む、請求項18のコンデンサスタック。
【請求項２０】
前記第1のリードまたは前記第2のリードが、銅の合金、合金42、およびコバールからなる群から選択される物質を含む、請求項15のコンデンサスタック。
【請求項２１】
前記第1のリードフレームまたは前記第2のリードフレームが、Cu、Ag、Sn、Au、NiまたはPbのリードフレーム表面仕上げを含む、請求項20のコンデンサスタック。
【請求項２２】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が、低融点金属および高融点金属を含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項２３】
前記低融点金属が、前記高融点金属内および前記第1の電極内の両方に拡散される、請求項22のコンデンサスタック。
【請求項２４】
前記低融点金属が、インジウム、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレン、ポロニウム、および鉛からなる群から選択される、請求項22のコンデンサスタック。
【請求項２５】
前記高融点金属が、銀、銅、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンからなる群から選択される、請求項22のコンデンサスタック。
【請求項２６】
前記低融点金属が、インジウム、錫またはビスマスからなる群から選択され、前記高融点金属が、銀、銅またはニッケルからなる群から選択される、請求項22のコンデンサスタック。
【請求項２７】
隣接する多層セラミックコンデンサ間に絶縁体をさらに含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項２８】
前記スタックの底部に屈曲性を吸収するための犠牲的なチップをさらに含む、請求項1のコンデンサスタック。
【請求項２９】
電気コンポーネントを形成する方法であって、
複数の多層セラミックコンデンサを提供するステップであり、当該複数の多層セラミックコンデンサのそれぞれの多層セラミックコンデンサが、複数の第1の電極および複数の第2の電極を含み、当該複数の第1の電極および複数の第2の電極が、前記複数の第1の電極の各第1の電極と、前記複数の第2の電極の隣接する各第2の電極との間に、誘電体を用いて交互に積層され、前記第1の電極が第1の側面で終端し、前記第2の電極が第2の側面で終端している、提供するステップと、
各前記第1の側面が平行となり、各前記第2の側面が平行となるように、前記複数の多層セラミックコンデンサを積層するステップと、
遷移的液相焼結導電層の第1のコンポーネントの第1の層を形成するステップと、
前記遷移的液相焼結導電層の前記第1のコンポーネントの第2の層を形成するステップと、
前記第1の層および前記第2の層を、前記遷移的液相焼結導電層の第2のコンポーネントと接触させるステップと、
前記第1のコンポーネントおよび前記第2のコンポーネントを含み、前記第1の電極と電気的に接触する第1の遷移的液相焼結導電層を形成するのに十分な第1の温度に加熱するステップと、
前記第1のコンポーネントおよび前記第2のコンポーネントを含み、前記第2の電極と電気的に接触する第2の遷移的液相焼結導電層を形成し、それによりスタック型のコンデンサを形成するステップと、
を含む、電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３０】
各前記多層セラミックコンデンサ上に、前記第1の側面と前記第1の遷移的液相焼結導電層との間に外部終端を形成するステップをさらに含む、請求項29の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３１】
前記第1のコンポーネントが、各前記外部終端内に拡散される、請求項30の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３２】
各前記外部終端が前記第2のコンポーネントを含む、請求項21の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３３】
前記第1のコンポーネントを含むプリフォームを形成するステップをさらに含む、請求項32の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３４】
前記加熱するステップに先立って、前記プリフォームが、隣接する外部終端間に挿入される、請求項33の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３５】
前記プリフォームが、第2のコンポーネントをさらに含む、請求項34の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３６】
前記プリフォームが、不活性フィラーをさらに含む、請求項34の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３７】
前記不活性フィラーがガラス原料である、請求項36の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３８】
前記加熱するステップに先立って、前記プリフォームが順応性を有する、請求項34の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３９】
前記プリフォームが粒子を含み、当該粒子が、前記第1のコンポーネントまたは前記第2のコンポーネントの少なくとも1つを含む、請求項34の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４０】
前記粒子が、前記第2のコンポーネントのコアと、前記第1のコンポーネントのシェルとを含む、請求項39の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４１】
前記第1のコンポーネントが、インジウム、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレン、ポロニウムまたは鉛から選択される少なくとも1つの低融点金属を含む、請求項29の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４２】
前記第2のコンポーネントが、銀、銅、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンからなる群から選択される高融点金属を含む、請求項29の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４３】
第1のリードと前記第1の電極との間の前記第1の遷移的液相焼結導電層を用いて、前記第1のリードを前記第1の電極に電気的に接続するステップをさらに含む、請求項29の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４４】
前記第1のリードまたは前記第2のリードが、リン青銅、銅、および合金鉄からなる群から選択される物質を含む、請求項43の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４５】
前記第1のリードまたは前記第2のリードが、銅の合金、合金42、およびコバールからなる群から選択される物質を含む、請求項43の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４６】
前記第1のリードまたは前記第2のリードが、ベリリウム銅、Cu194、およびCu192からなる群から選択される物質を含む、請求項45の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４７】
前記第1のコンポーネントおよび前記第2のコンポーネントを含むプリフォームを形成するステップをさらに含む、請求項29の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４８】
前記第2のコンポーネントが銅を含む、請求項47の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４９】
多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法であって、
複数の多層セラミックコンデンサを提供するステップであり、当該複数の多層セラミックコンデンサのそれぞれの多層セラミックコンデンサが、複数の第1の電極および複数の第2の電極を含み、当該複数の第1の電極および複数の第2の電極が、前記複数の第1の電極の各第1の電極と、前記複数の第2の電極の隣接する各第2の電極との間に、誘電体を用いて交互に積層され、前記第1の電極が第1の極性を有して前記多層セラミックコンデンサの第1の側面で終端し、前記第2の電極が第2の極性を有して前記多層セラミックコンデンサの第2の側面で終端している、提供するステップと、
前記多層セラミックコンデンサのスタックを形成するステップと、
隣接する多層セラミックコンデンサの前記第1の電極と電気的に接触する第1の遷移的液相焼結導電層を形成するステップと、
隣接する多層セラミックコンデンサの前記第2の電極と電気的に接触する第2の遷移的液相焼結導電層を形成するステップと、
を含む、多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５０】
前記多層セラミックコンデンサが、前記電極と電気的に接触する第1の終端と、前記第2の電極と電気的に接触する第2の終端とをさらに含む、請求項49の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５１】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が、隣接する第1の終端間にある、請求項50の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５２】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が低融点金属を含む、請求項51の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５３】
前記低融点金属が、インジウム、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレン、またはポロニウムからなる群から選択される、請求項52の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５４】
前記第1の遷移的液相焼結導電層を形成する前記ステップが、隣接する多層セラミックコンデンサ間にプリフォームを配置することを含む、請求項49の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５５】
前記プリフォームが、インジウム、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレン、またはポロニウムからなる群から選択される低融点金属を含む、請求項54の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法
【請求項５６】
前記プリフォームが順応性を有する、請求項54の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項５７】
前記プリフォームが、銀、銅、鉛、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄、およびモリブデンからなる群から選択される高融点金属を含む、請求項54の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月7日(2015.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気コンポーネントを形成する方法であって、
複数の多層セラミックコンデンサを提供するステップであり、当該複数の多層セラミックコンデンサのそれぞれの多層セラミックコンデンサが、複数の第1の電極および複数の第2の電極を含み、当該複数の第1の電極および複数の第2の電極が、前記複数の第1の電極の各第1の電極と、前記複数の第2の電極の隣接する各第2の電極との間に、誘電体を用いて交互に積層され、前記第1の電極が第1の側面で終端し、前記第2の電極が第2の側面で終端している、提供するステップと、
各前記第1の側面が平行となり、各前記第2の側面が平行となるように、前記複数の多層セラミックコンデンサを積層するステップと、
遷移的液相焼結導電層の第1のコンポーネントの第1の層を形成するステップと、
前記遷移的液相焼結導電層の前記第1のコンポーネントの第2の層を形成するステップと、
前記第1の層および前記第2の層を、前記遷移的液相焼結導電層の第2のコンポーネントと接触させるステップと、
前記第1のコンポーネントおよび前記第2のコンポーネントを含み、前記第1の電極と電気的に接触する第1の遷移的液相焼結導電層を形成するのに十分な第1の温度に加熱するステップと、
前記第1のコンポーネントおよび前記第2のコンポーネントを含み、前記第2の電極と電気的に接触する第2の遷移的液相焼結導電層を形成し、それによりスタック型のコンデンサを形成するステップと、
を含む、電気コンポーネントの形成方法。
【請求項２】
各前記多層セラミックコンデンサ上に、前記第1の側面と前記第1の遷移的液相焼結導電層との間に外部終端を形成するステップをさらに含む、請求項1の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項３】
前記第1のコンポーネントが、各前記外部終端内に拡散される、請求項2の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項４】
各前記外部終端が前記第2のコンポーネントを含む、請求項3の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項５】
前記第1のコンポーネントを含むプリフォームを形成するステップをさらに含む、請求項4の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項６】
前記加熱するステップに先立って、前記プリフォームが、隣接する外部終端間に挿入される、請求項5の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項７】
前記プリフォームが、第2のコンポーネントをさらに含む、請求項6の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項８】
前記プリフォームが、不活性フィラーをさらに含む、請求項6の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項９】
前記不活性フィラーがガラス原料である、請求項8の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項１０】
前記加熱するステップに先立って、前記プリフォームが順応性を有する、請求項6の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項１１】
前記プリフォームが粒子を含み、当該粒子が、前記第1のコンポーネントまたは前記第2のコンポーネントの少なくとも1つを含む、請求項6の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項１２】
前記粒子が、前記第2のコンポーネントのコアと、前記第1のコンポーネントのシェルとを含む、請求項11の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項１３】
前記第1のコンポーネントが、インジウム、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレン、ポロニウムまたは鉛から選択される少なくとも1つの低融点金属を含む、請求項1の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項１４】
前記第2のコンポーネントが、銀、銅、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンからなる群から選択される高融点金属を含む、請求項1の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項１５】
第1のリードと前記第1の電極との間の前記第1の遷移的液相焼結導電層を用いて、前記第1のリードを前記第1の電極に電気的に接続するステップをさらに含む、請求項1の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項１６】
前記第1のリードまたは前記第2のリードが、リン青銅、銅、および合金鉄からなる群から選択される物質を含む、請求項15の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項１７】
前記第1のリードまたは前記第2のリードが、銅の合金、合金42、およびコバールからなる群から選択される物質を含む、請求項15の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項１８】
前記第1のリードまたは前記第2のリードが、ベリリウム銅、Cu194、およびCu192からなる群から選択される物質を含む、請求項17の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項１９】
前記第1のコンポーネントおよび前記第2のコンポーネントを含むプリフォームを形成するステップをさらに含む、請求項1の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項２０】
前記第2のコンポーネントが銅を含む、請求項19の電気コンポーネントの形成方法。
【請求項２１】
多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法であって、
複数の多層セラミックコンデンサを提供するステップであり、当該複数の多層セラミックコンデンサのそれぞれの多層セラミックコンデンサが、複数の第1の電極および複数の第2の電極を含み、当該複数の第1の電極および複数の第2の電極が、前記複数の第1の電極の各第1の電極と、前記複数の第2の電極の隣接する各第2の電極との間に、誘電体を用いて交互に積層され、前記第1の電極が第1の極性を有して前記多層セラミックコンデンサの第1の側面で終端し、前記第2の電極が第2の極性を有して前記多層セラミックコンデンサの第2の側面で終端している、提供するステップと、
前記多層セラミックコンデンサのスタックを形成するステップと、
隣接する多層セラミックコンデンサの前記第1の電極と電気的に接触する第1の遷移的液相焼結導電層を形成するステップと、
隣接する多層セラミックコンデンサの前記第2の電極と電気的に接触する第2の遷移的液相焼結導電層を形成するステップと、
を含む、多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項２２】
前記多層セラミックコンデンサが、前記電極と電気的に接触する第1の終端と、前記第2の電極と電気的に接触する第2の終端とをさらに含む、請求項21の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項２３】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が、隣接する第1の終端間にある、請求項22の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項２４】
前記第1の遷移的液相焼結導電層が低融点金属を含む、請求項23の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項２５】
前記低融点金属が、インジウム、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレン、またはポロニウムからなる群から選択される、請求項24の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項２６】
前記第1の遷移的液相焼結導電層を形成する前記ステップが、隣接する多層セラミックコンデンサ間にプリフォームを配置することを含む、請求項21の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項２７】
前記プリフォームが、インジウム、錫、アンチモン、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、テルル、水銀、タリウム、セレン、またはポロニウムからなる群から選択される低融点金属を含む、請求項26の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法
【請求項２８】
前記プリフォームが順応性を有する、請求項26の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【請求項２９】
前記プリフォームが、銀、銅、鉛、アルミニウム、金、プラチナ、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄、およびモリブデンからなる群から選択される高融点金属を含む、請求項26の多層セラミックコンデンサのスタックを形成する方法。
【国際調査報告】
2016502273.tif 000032
2016502273.tif 000033