JP2015144322A - Laminated ceramic electronic component - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that after plated layers for external terminal electrodes are formed by applying copper plating, for example, on an end face of a component main body having end parts of internal electrodes exposed, when the plated layers are subjected to heat processing at 1000°C or higher in order to improve adhesion strength and moisture resistance of the external terminal electrodes, a part of the plated layers is melted so as to deteriorate adhesion force of the plated layers.SOLUTION: Plated layers 10 and 11 include an eutectic state and surface area ratios (=a three dimensional area/a two dimensional area) of the plated layers 10 and 11 are set to 1.011 or more. This can confirm that melting of the plated layers caused by heat processing can be prevented completely while keeping adhesion force between the plated layers 10 and 11 and a component main body 2 in a step for heat processing the component main body, on which the plated layers 10 and 11 are formed, at temperatures of 1000°C or more. Further the surface area ratios of the plated layers 10 and 11 can be kept high, which can also enhance adhesion force of plated layers 12 and 13 above the layers 10 and 11.

Description

この発明は、積層型セラミック電子部品に関するもので、特に、外部端子電極が内部電極と電気的に接続されるようにして直接めっきにより形成された積層型セラミック電子部品に関するものである。   The present invention relates to a multilayer ceramic electronic component, and more particularly to a multilayer ceramic electronic component formed by direct plating so that an external terminal electrode is electrically connected to an internal electrode.

図3に示すように、積層セラミックコンデンサに代表される積層型セラミック電子部品101は、一般に、たとえば誘電体セラミックからなる積層された複数のセラミック層102と、セラミック層102間の界面に沿って形成された複数の層状の内部電極103および104とを含む、積層構造の部品本体105を備えている。部品本体105の一方および他方端面106および107には、それぞれ、複数の内部電極103および複数の内部電極104の各端部が露出していて、これら内部電極103の各端部および内部電極104の各端部を、それぞれ、互いに電気的に接続するように、外部端子電極108および109が形成されている。   As shown in FIG. 3, a multilayer ceramic electronic component 101 typified by a multilayer ceramic capacitor is generally formed along a plurality of stacked ceramic layers 102 made of, for example, a dielectric ceramic, and an interface between the ceramic layers 102. A component main body 105 having a laminated structure including a plurality of layered internal electrodes 103 and 104 is provided. The end portions of the plurality of internal electrodes 103 and the plurality of internal electrodes 104 are exposed on one and other end surfaces 106 and 107 of the component main body 105, respectively. External terminal electrodes 108 and 109 are formed so that each end is electrically connected to each other.

外部端子電極108および109の形成にあたっては、一般に、金属成分とガラス成分とを含む金属ペーストを部品本体105の端面106および107上に塗布し、次いで焼き付けることにより、ペースト電極層110がまず形成される。次に、ペースト電極層110上に、たとえばニッケルを主成分とする第1のめっき層111が形成され、さらにその上に、たとえば錫または金を主成分とする第2のめっき層112が形成される。すなわち、外部端子電極108および109の各々は、ペースト電極層110、第1のめっき層111および第2のめっき層112の3層構造より構成される。   In forming external terminal electrodes 108 and 109, generally, paste electrode layer 110 is first formed by applying a metal paste containing a metal component and a glass component onto end faces 106 and 107 of component body 105 and then baking the paste. The Next, a first plating layer 111 mainly composed of nickel, for example, is formed on paste electrode layer 110, and a second plating layer 112 mainly composed of tin or gold, for example, is further formed thereon. The That is, each of external terminal electrodes 108 and 109 has a three-layer structure of paste electrode layer 110, first plating layer 111, and second plating layer 112.

外部端子電極108および109に対しては、積層型セラミック電子部品101がはんだを用いて基板に実装される際に、はんだとのぬれ性が良好であることが求められる。同時に、外部端子電極108に対しては、互いに電気的に絶縁された状態にある複数の内部電極103を互いに電気的に接続し、かつ、外部端子電極109に対しては、互いに電気的に絶縁された状態にある複数の内部電極104を互いに電気的に接続する役割が求められる。はんだぬれ性の確保の役割は、上述した第2のめっき層112が果たしており、内部電極103および104相互の電気的接続の役割は、ペースト電極層110が果たしている。第1のめっき層111は、はんだ接合時のはんだ喰われを防止する役割を果たしている。   The external terminal electrodes 108 and 109 are required to have good wettability with solder when the multilayer ceramic electronic component 101 is mounted on a substrate using solder. At the same time, a plurality of internal electrodes 103 that are electrically insulated from each other are electrically connected to the external terminal electrode 108, and are electrically insulated from each other with respect to the external terminal electrode 109. The role of electrically connecting the plurality of internal electrodes 104 in the connected state is required. The above-mentioned second plating layer 112 plays a role of ensuring solder wettability, and the paste electrode layer 110 plays a role of electrical connection between the internal electrodes 103 and 104. The 1st plating layer 111 has played the role which prevents the solder erosion at the time of solder joining.

しかし、ペースト電極層110は、その厚みが数十μm〜数百μmと大きい。したがって、この積層型セラミック電子部品101の寸法を一定の規格値に収めるためには、このペースト電極層110の体積を確保する必要が生じる分、不所望にも、静電容量確保のための実効体積を減少させる必要が生じる。一方、めっき層111および112はその厚みが数μm程度であるため、仮に第1のめっき層111および第2のめっき層112のみで外部端子電極108および109を構成できれば、静電容量確保のための実効体積をより多く確保することができる。   However, the paste electrode layer 110 has a large thickness of several tens of μm to several hundreds of μm. Therefore, in order to keep the dimensions of the multilayer ceramic electronic component 101 within a certain standard value, it is necessary to secure the volume of the paste electrode layer 110. Undesirably, it is effective for securing the capacitance. There is a need to reduce the volume. On the other hand, since the plating layers 111 and 112 have a thickness of about several μm, if the external terminal electrodes 108 and 109 can be configured with only the first plating layer 111 and the second plating layer 112, the capacitance can be secured. It is possible to secure a larger effective volume.

たとえば国際公開第2008/059666号(特許文献1)には、外部端子電極となるめっき層を部品本体の端面上に直接形成することが記載されている。さらに、特許文献1では、めっき層を形成した後、熱処理を行なうことによって、内部電極とめっき層との境界部分に相互拡散領域を形成することも記載されている。   For example, International Publication No. 2008/059666 (Patent Document 1) describes that a plating layer serving as an external terminal electrode is directly formed on an end surface of a component main body. Further, Patent Document 1 also describes that an interdiffusion region is formed at the boundary between the internal electrode and the plating layer by performing a heat treatment after the plating layer is formed.

よって、この先行技術を適用すると、相互拡散領域においては、金属の体積膨張が起こるため、セラミック層と内部電極および外部端子電極の各々との界面に存在し得る隙間を効果的に埋めることができ、その後に実施されることのあるめっき処理でのめっき液や他の水分が部品本体中に浸入することを有利に防止し得る。   Therefore, when this prior art is applied, the volume expansion of the metal occurs in the interdiffusion region, so that the gap that may exist at the interface between the ceramic layer and each of the internal electrode and the external terminal electrode can be effectively filled. Then, it is possible to advantageously prevent a plating solution or other moisture in a plating process that may be performed thereafter from entering the component main body.

また、この先行技術を適用すると、部品本体において、内部電極を介在させて積層されるセラミック層を構成するセラミックとめっき層との界面での固着力の向上も期待される。そして、この固着力向上を求める場合には、めっき層を構成する金属の共晶温度である1000℃以上の温度で熱処理することが望ましいと考えられる。たとえば銅めっき層が形成される場合には、銅の共晶温度に近い1000℃以上の温度で熱処理することが望ましいと考えられる。   In addition, when this prior art is applied, it is expected that the adhesion strength at the interface between the ceramic and the plating layer constituting the ceramic layer laminated with the internal electrode interposed in the component body is also expected. When this improvement in adhesion is required, it is considered desirable to perform heat treatment at a temperature of 1000 ° C. or higher, which is the eutectic temperature of the metal constituting the plating layer. For example, when a copper plating layer is formed, it is considered desirable to perform heat treatment at a temperature of 1000 ° C. or higher which is close to the eutectic temperature of copper.

しかし、1000℃以上の温度での熱処理を行なうと、銅の一部に溶融が生じるという問題に遭遇することがある。その結果、当該積層型セラミック電子部品を回路基板にはんだを用いて実装する際、回路基板に対する固着力が低下するおそれがある。   However, when heat treatment is performed at a temperature of 1000 ° C. or higher, a problem that a part of copper is melted may be encountered. As a result, when the multilayer ceramic electronic component is mounted on the circuit board using solder, there is a risk that the fixing force to the circuit board will be reduced.

また、銅めっき層の上に、ニッケルなどのめっき層を形成する場合、銅めっき層との密着力が若干低下するおそれもある。   Moreover, when forming plating layers, such as nickel, on a copper plating layer, there exists a possibility that the adhesive force with a copper plating layer may fall a little.

国際公開第2008/059666号パンフレットInternational Publication No. 2008/059666 Pamphlet

この発明の目的は、上記のような問題点を解決し得る積層型セラミック電子部品を提供しようとすることである。   An object of the present invention is to provide a multilayer ceramic electronic component capable of solving the above problems.

この発明は、複数のセラミック層をもって構成される積層構造を有し、内部電極が内部に形成され、かつ内部電極の一部が露出している、部品本体と、内部電極と電気的に接続され、かつ部品本体の外表面上に形成される、外部端子電極とを備え、外部端子電極は、部品本体における内部電極の露出面上に形成されためっき層を備える、積層型セラミック電子部品に向けられる。この発明に係る積層型セラミック電子部品は、上記めっき層は共晶状態を含み、めっき層の中央部近辺における50μm×50μmの領域において、タッピングAFMで評価した表面積率が1.011以上であることを特徴としている。なお、このような表面積率を有するめっき層は、複数のめっき層が積層状に形成される場合には、部品本体上に形成される最も下地となるめっき層のことである。   The present invention has a laminated structure composed of a plurality of ceramic layers, the internal electrode is formed inside, and a part of the internal electrode is exposed, and the component main body is electrically connected to the internal electrode. And an external terminal electrode formed on the outer surface of the component body, the external terminal electrode having a plating layer formed on the exposed surface of the internal electrode in the component body, toward a multilayer ceramic electronic component It is done. In the multilayer ceramic electronic component according to the present invention, the plating layer includes a eutectic state, and a surface area ratio evaluated by tapping AFM is 1.011 or more in a 50 μm × 50 μm region near the center of the plating layer. It is characterized by. In addition, the plating layer having such a surface area ratio is a plating layer that is the most base formed on the component main body when a plurality of plating layers are formed in a laminated form.

上記表面積率は、表面積率=三次元面積/二次元面積で表わされるものである。ここで、二次元面積は、測定領域の面積であり、三次元面積は、測定領域の奥行き(言い換えると、凹凸)を加味した表面積のことである。よって、表面積率が1であるということは、表面粗さのない完全な平面の状態にあることを指し、他方、表面積率が大きくなるほど、表面の凹凸が激しくなる。   The surface area ratio is expressed by surface area ratio = three-dimensional area / two-dimensional area. Here, the two-dimensional area is the area of the measurement region, and the three-dimensional area is the surface area that takes into account the depth (in other words, unevenness) of the measurement region. Therefore, a surface area ratio of 1 means that the surface is in a completely flat state without surface roughness, and on the other hand, as the surface area ratio increases, the surface irregularities become more severe.

この発明によれば、めっき層の表面積率が1.011以上と高く保たれるので、これをもって、めっき層と部品本体との固着力を保ちながら、めっき層の熱処理による溶融をほぼ完全に防ぐことができたことの確認とすることができる。また、めっき層の表面積率が高いまま保たれるため、さらにその上のめっき層との密着力も高めることができる。   According to the present invention, since the surface area ratio of the plating layer is kept as high as 1.011 or more, it is possible to almost completely prevent the plating layer from being melted by heat treatment while maintaining the adhesion between the plating layer and the component main body. It can be confirmed that it was possible. Moreover, since the surface area ratio of the plating layer is kept high, the adhesion with the plating layer thereon can be further increased.

この発明において、めっき層の主成分を銅とすると、銅は、本来、セラミックに対して良好な固着性を示す金属であるので、めっき層と部品本体との固着力をより高めることができる。   In the present invention, when the main component of the plating layer is copper, copper is a metal that originally exhibits good adhesion to the ceramic, so that the adhesion between the plating layer and the component body can be further increased.

この発明において、めっき層と内部電極との境界部分に、めっき層に含まれる金属成分および内部電極に含まれる金属成分の双方が検出され得る相互拡散領域が形成されていて、この相互拡散領域が、めっき層側および内部電極側の双方にまで延びるように形成され、内部電極側においては、部品本体における内部電極の露出面から2μm以上離れた位置まで達していると、固着力向上のために、前述したように、めっき層が形成された部品本体を1000℃以上の温度で熱処理する効果が十分に発揮されていることの確認とすることができる。   In this invention, an interdiffusion region where both the metal component contained in the plating layer and the metal component contained in the internal electrode can be detected is formed at the boundary portion between the plating layer and the internal electrode. It is formed so as to extend to both the plating layer side and the internal electrode side, and on the internal electrode side, if it reaches a position 2 μm or more away from the exposed surface of the internal electrode in the component body, in order to improve the fixing force As described above, it can be confirmed that the effect of heat-treating the component main body on which the plating layer is formed at a temperature of 1000 ° C. or more is sufficiently exhibited.

この発明の一実施形態による積層型セラミック電子部品1を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a multilayer ceramic electronic component 1 according to an embodiment of the present invention. 図1に示した積層型セラミック電子部品1の製造過程の途中であって、外部端子電極を形成するため、第1のめっき層10を部品本体2上に形成し、次いで、熱処理を施した後の部品本体2の一部を示す拡大断面図である。In the course of the manufacturing process of the multilayer ceramic electronic component 1 shown in FIG. 1, after forming the first plating layer 10 on the component main body 2 and then performing heat treatment in order to form external terminal electrodes It is an expanded sectional view which shows a part of component main body 2 of. 従来の積層型セラミック電子部品101の断面図である。It is sectional drawing of the conventional multilayer ceramic electronic component 101. FIG.

図1および図2を参照して、この発明の一実施形態による積層型セラミック電子部品1について説明する。   A multilayer ceramic electronic component 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

積層型セラミック電子部品1は、積層構造の部品本体2を備えている。部品本体2は、その内部に複数の内部電極3および4を形成している。より詳細には、部品本体2は、積層された複数のセラミック層5と、セラミック層5間の界面に沿って形成された複数の層状の内部電極3および4とを備えている。内部電極3および4は、たとえば、ニッケルを主成分としている。   The multilayer ceramic electronic component 1 includes a component body 2 having a multilayer structure. The component body 2 has a plurality of internal electrodes 3 and 4 formed therein. More specifically, the component body 2 includes a plurality of laminated ceramic layers 5 and a plurality of layered internal electrodes 3 and 4 formed along an interface between the ceramic layers 5. The internal electrodes 3 and 4 are mainly composed of nickel, for example.

積層型セラミック電子部品1が積層セラミックコンデンサを構成するとき、セラミック層5は、誘電体セラミックから構成される。なお、積層型セラミック電子部品1は、その他、インダクタ、サーミスタ、圧電部品などを構成するものであってもよい。したがって、積層型セラミック電子部品1の機能に応じて、セラミック層5は、誘電体セラミックの他、磁性体セラミック、半導体セラミック、圧電体セラミックなどから構成されてもよい。   When the multilayer ceramic electronic component 1 constitutes a multilayer ceramic capacitor, the ceramic layer 5 is composed of a dielectric ceramic. In addition, the multilayer ceramic electronic component 1 may constitute an inductor, a thermistor, a piezoelectric component, or the like. Therefore, according to the function of the multilayer ceramic electronic component 1, the ceramic layer 5 may be made of a magnetic ceramic, a semiconductor ceramic, a piezoelectric ceramic, or the like in addition to the dielectric ceramic.

部品本体2の一方および他方端面6および7には、それぞれ、複数の内部電極3および複数の内部電極4の各端部が露出していて、これら内部電極3の各端部および内部電極4の各端部を、それぞれ、互いに電気的に接続するように、外部端子電極8および9が形成されている。   The ends of the plurality of internal electrodes 3 and the plurality of internal electrodes 4 are exposed at one and the other end surfaces 6 and 7 of the component body 2, respectively. External terminal electrodes 8 and 9 are formed so that each end is electrically connected to each other.

なお、図示した積層型セラミック電子部品1は、2個の外部端子電極8および9を備える2端子型のものであるが、この発明は多端子型の積層型セラミック電子部品にも適用することができる。   Although the illustrated multilayer ceramic electronic component 1 is a two-terminal type including two external terminal electrodes 8 and 9, the present invention can also be applied to a multi-terminal multilayer ceramic electronic component. it can.

外部端子電極8および9の各々は、部品本体2における内部電極3および4の露出面、すなわち端面6および7上に直接めっきにより形成された第1のめっき層10および11と、その上に形成される第2のめっき層12および13とをそれぞれ備えている。   Each of the external terminal electrodes 8 and 9 is formed on the exposed surfaces of the internal electrodes 3 and 4 in the component main body 2, that is, the first plating layers 10 and 11 formed by direct plating on the end surfaces 6 and 7. The second plating layers 12 and 13 are provided.

第1のめっき層10および11は、それぞれ、複数の内部電極3および4を互いに電気的に接続するためのものであり、好ましくは、銅を主成分としている。他方、第2のめっき層12および13は、積層型セラミック電子部品1の実装性を向上させ、または付与するためのものであり、それぞれ、たとえばニッケルを主成分とするめっき層からなるはんだバリア層14および15と、はんだぬれ性を付与するためにはんだバリア層14および15上に形成される、たとえば錫または金を主成分とするめっき層からなるはんだぬれ性付与層16および17とを備えている。なお、上述した錫を主成分とするめっきは、たとえばSn−Pbはんだめっきをも含む。また、ニッケルを主成分とするめっきは、無電解めっきによるNi−Pめっきをも含む。   The first plating layers 10 and 11 are for electrically connecting the plurality of internal electrodes 3 and 4 to each other, and preferably contain copper as a main component. On the other hand, the second plating layers 12 and 13 are for improving or imparting the mountability of the multilayer ceramic electronic component 1, and are each a solder barrier layer made of a plating layer mainly composed of nickel, for example. 14 and 15, and solder wettability imparting layers 16 and 17 formed on the solder barrier layers 14 and 15 for imparting solder wettability and made of, for example, a plating layer mainly composed of tin or gold. Yes. Note that the above-described plating mainly composed of tin includes, for example, Sn—Pb solder plating. The plating mainly composed of nickel includes Ni-P plating by electroless plating.

上述したように、第1のめっき層10および11は、めっき処理時のつきまわり性が良好な銅を主成分としていると、めっき処理の能率化を図れ、かつ外部端子電極8および9の固着力を高めることができる。   As described above, when the first plating layers 10 and 11 are mainly composed of copper having good throwing power during the plating process, the efficiency of the plating process can be improved and the external terminal electrodes 8 and 9 can be fixed. The wearing power can be increased.

第1のめっき層10および11ならびに第2のめっき層12および13を形成するためのめっき方法は、還元剤を用いて金属イオンを析出させる無電解めっき法であっても、あるいは、通電処理を行なう電解めっき法であってもよい。   The plating method for forming the first plating layers 10 and 11 and the second plating layers 12 and 13 may be an electroless plating method in which metal ions are deposited using a reducing agent, or an energization treatment may be performed. The electrolytic plating method to be performed may be used.

次に、図1に示した積層型セラミック電子部品1の製造方法、特に、外部端子電極8および9の形成方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the multilayer ceramic electronic component 1 shown in FIG. 1, particularly a method for forming the external terminal electrodes 8 and 9 will be described.

まず、周知の方法により、部品本体2が作製される。次に、外部端子電極8および9が、内部電極3および4と電気的に接続されるように、部品本体2の端面6および7上に形成される。   First, the component main body 2 is produced by a known method. Next, the external terminal electrodes 8 and 9 are formed on the end faces 6 and 7 of the component body 2 so as to be electrically connected to the internal electrodes 3 and 4.

この外部端子電極8および9の形成にあたっては、まず、部品本体2の端面6および7上に、第1のめっき層10および11が形成される。めっき前の部品本体2においては、一方の端面6に露出している複数の内部電極3相互、ならびに他方の端面7に露出している複数の内部電極4相互が、電気的に絶縁された状態になっている。第1のめっき層10および11を形成するため、まず、内部電極3および4の各々の露出部分に対し、めっき液中の金属イオンを析出させる。そして、このめっき析出物をさらに成長させ、隣り合う内部電極3の各露出部および隣り合う内部電極4の各露出部のそれぞれにおけるめっき析出物を物理的に接続した状態とする。このようにして、均質で緻密な第1のめっき層10および11が形成される。   In forming the external terminal electrodes 8 and 9, first, the first plating layers 10 and 11 are formed on the end surfaces 6 and 7 of the component body 2. In the component body 2 before plating, the plurality of internal electrodes 3 exposed on one end face 6 and the plurality of internal electrodes 4 exposed on the other end face 7 are electrically insulated. It has become. In order to form the first plating layers 10 and 11, first, metal ions in the plating solution are deposited on the exposed portions of the internal electrodes 3 and 4. Then, this plating deposit is further grown, and the plating deposits in each exposed portion of the adjacent internal electrode 3 and each exposed portion of the adjacent internal electrode 4 are physically connected. In this way, uniform and dense first plating layers 10 and 11 are formed.

この実施形態では、積層型セラミック電子部品1の部品本体2は、上述した1対の端面6および7に加えて、互いに対向する1対の主面19および20、ならびに互いに対向する1対の側面(図1では図示されない。)を有する、実質的に直方体形状をなしている。そして、上述した第1のめっき層10および11は、それぞれ、1対の端面6および7上に形成されるとともに、その端縁が端面6および7に隣接する1対の主面19および20上ならびに1対の側面上に位置するように形成される。   In this embodiment, the component body 2 of the multilayer ceramic electronic component 1 includes a pair of main surfaces 19 and 20 facing each other and a pair of side surfaces facing each other in addition to the pair of end surfaces 6 and 7 described above. (Not shown in FIG. 1) and having a substantially rectangular parallelepiped shape. The first plating layers 10 and 11 described above are formed on the pair of end faces 6 and 7, respectively, and the edge thereof is on the pair of main faces 19 and 20 adjacent to the end faces 6 and 7. As well as on a pair of sides.

上述したように、その端縁が1対の主面19および20上ならびに1対の側面上にまで達するように、第1のめっき層10および11を能率的に形成することを可能にするため、図示しないが、部品本体2の主面19および20の端面6および7に隣接する端部上ならびに/または部品本体2の外層部に、ダミー導体が形成されてもよい。このようなダミー導体は、電気的特性の発現に実質的に寄与するものではないが、第1のめっき層10および11の形成のための金属イオンの析出をもたらし、かつめっき成長を促進するように作用する。   As described above, in order to make it possible to efficiently form the first plating layers 10 and 11 such that the edges thereof reach the pair of main surfaces 19 and 20 and the pair of side surfaces. Although not shown, dummy conductors may be formed on the end portions adjacent to the end surfaces 6 and 7 of the main surfaces 19 and 20 of the component body 2 and / or on the outer layer portion of the component body 2. Such a dummy conductor does not substantially contribute to the development of electrical characteristics, but causes the deposition of metal ions for the formation of the first plating layers 10 and 11 and promotes the plating growth. Act on.

上述しためっき工程の前に、端面6および7での内部電極3および4の露出を十分なものとするため、部品本体2の端面6および7に研磨処理を施しておくことが好ましい。この場合、内部電極3および4の各露出端が、端面6および7から突出する程度にまで研磨処理を施せば、各露出端が面方向に広がるため、めっき成長に要するエネルギーを低減することができる。   Prior to the above-described plating step, it is preferable to subject the end surfaces 6 and 7 of the component body 2 to a polishing process in order to sufficiently expose the internal electrodes 3 and 4 at the end surfaces 6 and 7. In this case, if the polishing process is performed to such an extent that the exposed ends of the internal electrodes 3 and 4 protrude from the end faces 6 and 7, each exposed end spreads in the surface direction, so that energy required for plating growth can be reduced. it can.

次に、上記のように第1のめっき層10および11が形成された部品本体2が熱処理される。熱処理温度としては、1000℃以上の温度が採用される。この熱処理後の状態が図2に示されている。図2では、内部電極3と第1のめっき層10とが図示されている。図2では図示されない内部電極4および第1のめっき層11側の構成は、図2に示した内部電極3および第1のめっき層10側の構成と実質的に同様であるので、その説明を省略する。   Next, the component main body 2 on which the first plating layers 10 and 11 are formed as described above is heat-treated. As the heat treatment temperature, a temperature of 1000 ° C. or higher is employed. The state after this heat treatment is shown in FIG. In FIG. 2, the internal electrode 3 and the first plating layer 10 are illustrated. The configuration on the side of the internal electrode 4 and the first plating layer 11 not shown in FIG. 2 is substantially the same as the configuration on the side of the internal electrode 3 and the first plating layer 10 shown in FIG. Omitted.

図2を参照して、内部電極3と第1のめっき層10との間で相互拡散領域25が形成される。この相互拡散領域25は、内部電極3と第1のめっき層10との境界から2μm以上の長さLの領域に存在していることが好ましい。言い換えると、上記長さLが2μm以上となるような条件で熱処理を施すことが好ましい。相互拡散領域25においては、金属の体積膨張が起こるため、セラミック層5と内部電極3および第1のめっき層10の各々との界面に存在し得る隙間を有利に埋めることができ、その結果、部品本体2の内部への水分の浸入を防止する効果が奏される。   Referring to FIG. 2, an interdiffusion region 25 is formed between internal electrode 3 and first plating layer 10. This interdiffusion region 25 is preferably present in a region having a length L of 2 μm or more from the boundary between the internal electrode 3 and the first plating layer 10. In other words, it is preferable to perform the heat treatment under such conditions that the length L is 2 μm or more. In the interdiffusion region 25, since the volume expansion of the metal occurs, the gap that may exist at the interface between the ceramic layer 5 and each of the internal electrode 3 and the first plating layer 10 can be advantageously filled, and as a result, The effect of preventing moisture from entering the interior of the component body 2 is achieved.

また、上述した熱処理が、第1のめっき層10および11を構成する金属の共晶温度である1000℃以上の温度で実施されるので、部品本体2において、内部電極3および4を介在させて積層されるセラミック層5を構成するセラミックと第1のめっき層10および11との界面での固着力を向上させることもできる。このことから、熱処理にあたっては、1000℃以上のトップ温度でキープする工程が実施される。   In addition, since the heat treatment described above is performed at a temperature of 1000 ° C. or higher which is the eutectic temperature of the metal constituting the first plating layers 10 and 11, the internal electrode 3 and 4 are interposed in the component main body 2. It is also possible to improve the adhesion at the interface between the ceramic constituting the laminated ceramic layer 5 and the first plating layers 10 and 11. For this reason, in the heat treatment, a step of keeping at a top temperature of 1000 ° C. or higher is performed.

しかし、1000℃以上の温度での熱処理を行なうと、銅を主成分とする第1のめっき層10および11を構成する金属の一部に溶融が生じるおそれがある。その結果、当該積層型セラミック電子部品1を回路基板(図示せず。)にはんだを用いて実装する際、回路基板に対する固着力が低下するおそれがある。また、第1のめっき層10および11の上に形成される第2のめっき層12および13の、第1のめっき層10および11に対する密着力が若干低下するおそれもある。   However, if heat treatment is performed at a temperature of 1000 ° C. or higher, there is a possibility that a part of the metal constituting the first plating layers 10 and 11 containing copper as a main component may be melted. As a result, when the multilayer ceramic electronic component 1 is mounted on a circuit board (not shown) using solder, there is a risk that the fixing force to the circuit board will be reduced. In addition, the adhesion of the second plating layers 12 and 13 formed on the first plating layers 10 and 11 to the first plating layers 10 and 11 may be slightly reduced.

そこで、上記1000℃以上の温度での熱処理工程において、室温から1000℃以上のトップ温度までの平均昇温速度が100℃/分以上とされ、トップ温度でのキープ時間が1分間とされる。これによって、第1のめっき層10および11と部品本体2との固着力を保ちながら、第1のめっき層10および11を構成する金属の溶融をほぼ完全に防ぐことができる。よって、後述する実験例からわかるように、第1のめっき層10および11が適度な共晶状態を保持し、第1のめっき層10および11の表面積率を1.011以上と高いまま保つことができ、そのため、以下に説明する第2のめっき層12および13との密着力も大きくすることができる。   Therefore, in the heat treatment step at a temperature of 1000 ° C. or higher, the average rate of temperature rise from room temperature to the top temperature of 1000 ° C. or higher is set to 100 ° C./min or higher, and the keep time at the top temperature is set to 1 minute. Thereby, melting of the metal constituting the first plating layers 10 and 11 can be almost completely prevented while maintaining the fixing force between the first plating layers 10 and 11 and the component main body 2. Therefore, as can be seen from the experimental examples described later, the first plating layers 10 and 11 maintain an appropriate eutectic state, and the surface area ratio of the first plating layers 10 and 11 remains high at 1.011 or higher. For this reason, the adhesion with the second plating layers 12 and 13 described below can be increased.

次に、第2のめっき層12および13が形成される。第2のめっき層12および13は、第1のめっき層10および11が形成された後であるので、通常の方法にて容易に形成されることができる。なぜなら、第2のめっき層12および13を形成しようとする段階では、めっきすべき場所が導電性を有する連続的な面となっているためである。   Next, the second plating layers 12 and 13 are formed. Since the second plating layers 12 and 13 are after the first plating layers 10 and 11 are formed, they can be easily formed by a normal method. This is because at the stage where the second plating layers 12 and 13 are to be formed, the place to be plated is a continuous surface having conductivity.

この実施形態では、第2のめっき層12および13を形成するため、たとえばニッケルからなるはんだバリア層14および15の形成工程、および、たとえば錫または金からなるはんだぬれ性付与層16および17の形成工程が順次実施される。   In this embodiment, in order to form the second plating layers 12 and 13, a step of forming solder barrier layers 14 and 15 made of, for example, nickel, and formation of solder wettability imparting layers 16 and 17 made of, for example, tin or gold The steps are performed sequentially.

以下、この発明の範囲を決定するため、およびこの発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。   Hereinafter, experimental examples carried out to determine the scope of the present invention and to confirm the effects of the present invention will be described.

試料となる積層型セラミック電子部品の部品本体として、長さ0.94mm、幅0.47mmおよび高さ0.47mmの積層セラミックコンデンサ用部品本体であって、セラミック層がチタン酸バリウム系誘電体セラミックからなり、内部電極がニッケルを主成分とするものを用意した。この部品本体において、セラミック層の積層数は220層であり、セラミック層の各厚みは1.5μmであった。また、完成品としての積層セラミックコンデンサは、静電容量が2.2μF、定格電圧が6.3Vである設計のものであった。   A multilayer ceramic electronic component body having a length of 0.94 mm, a width of 0.47 mm, and a height of 0.47 mm as a component body of a multilayer ceramic electronic component as a sample, the ceramic layer being a barium titanate dielectric ceramic The internal electrode was prepared with nickel as the main component. In this component main body, the number of laminated ceramic layers was 220, and the thickness of each ceramic layer was 1.5 μm. The finished multilayer ceramic capacitor was designed to have a capacitance of 2.2 μF and a rated voltage of 6.3 V.

次に、上記部品本体500個を、容積300ミリリットルの水平回転バレル中に投入し、それに加えて、直径0.7mmのメディアを100ミリリットル投入した。そして、回転バレルを、pHを8.7に調整した浴温25℃の銅めっき浴に浸漬させ、バレル周速2.6m/分にて回転させながら、電流密度0.5A/dmにて通電して、内部電極の露出する部品本体の端面に、直接、膜厚約1μmの銅めっき層を形成した。なお、上記銅めっき浴は、14g/リットルのピロリン酸銅、120g/リットルのピロリン酸、および10g/リットルの蓚酸カリウムを含むものであった。 Next, 500 pieces of the component main body were put into a horizontal rotating barrel having a capacity of 300 ml, and in addition, 100 ml of a medium having a diameter of 0.7 mm was put. Then, the rotating barrel was immersed in a copper plating bath with a bath temperature of 25 ° C. adjusted to pH 8.7, and rotated at a barrel peripheral speed of 2.6 m / min. At a current density of 0.5 A / dm 2 . A copper plating layer having a film thickness of about 1 μm was directly formed on the end face of the component main body where the internal electrodes were exposed. The copper plating bath contained 14 g / liter copper pyrophosphate, 120 g / liter pyrophosphoric acid, and 10 g / liter potassium oxalate.

次に、上述のように銅めっき層が形成された部品本体を、酸素濃度100ppmの雰囲気下で、表1に示すような昇温速度にて、室温から1065℃のトップ温度まで昇温し、このトップ温度で1分間キープした。   Next, the component main body on which the copper plating layer is formed as described above is heated from room temperature to a top temperature of 1065 ° C. at a heating rate as shown in Table 1 in an atmosphere having an oxygen concentration of 100 ppm, The top temperature was kept for 1 minute.

Figure 2015144322
Figure 2015144322

表1において、試料1〜9が昇温速度100℃/分以上であり、試料10〜13が昇温速度100℃/分未満である。   In Table 1, Samples 1 to 9 have a heating rate of 100 ° C./min or more, and Samples 10 to 13 have a heating rate of less than 100 ° C./min.

以上のようにして得られた各試料に係る積層セラミックコンデンサについて、表面積率および固着力を評価した。   With respect to the multilayer ceramic capacitor according to each sample obtained as described above, the surface area ratio and the fixing force were evaluated.

表面積率(S ratio)については、SIIナノテクノロジー製装置「SPA400」を用い、タッピングAFMに従って評価し、測定領域における三次元面積/二次元面積の比を表面積率とした。測定視野は、試料に係る積層セラミックコンデンサの幅方向寸法と厚み方向寸法とによって規定される断面の中央部近辺における50μm×50μmの領域とした。   The surface area ratio (S ratio) was evaluated according to the tapping AFM using an apparatus “SPA400” manufactured by SII nanotechnology, and the ratio of the three-dimensional area / two-dimensional area in the measurement region was defined as the surface area ratio. The measurement visual field was an area of 50 μm × 50 μm in the vicinity of the center of the cross section defined by the width direction dimension and the thickness direction dimension of the multilayer ceramic capacitor according to the sample.

固着力については、試料に係る積層セラミックコンデンサに対して、せん断破壊を生じさせる荷重を加えて評価した。すなわち、各試料に係る積層セラミックコンデンサをはんだ付けにより基板に実装し、加重速度0.5mm/秒にて、破壊が生じるまで両外部端子電極に平行に荷重を加え、破壊が生じたときの破壊モード(破壊箇所)を観察した。   The fixing force was evaluated by applying a load causing shear fracture to the multilayer ceramic capacitor according to the sample. That is, the multilayer ceramic capacitor according to each sample is mounted on a substrate by soldering, and a load is applied in parallel to both external terminal electrodes at a weighting speed of 0.5 mm / second until breakdown occurs. The mode (destructed part) was observed.

以上の結果が表2に示されている。   The above results are shown in Table 2.

Figure 2015144322
Figure 2015144322

昇温速度が100℃/分以上である試料1〜9では、部品本体と銅めっき層との界面で破壊が生じず、破壊箇所が部品本体にあり、部品本体に対する銅めっき層の固着力を十分に確保することができた。これは、銅めっき層において、適度な共晶状態を保持することができたためであると推測される。また、試料1〜9では、1.011以上の表面積率を保つことができた。これは、銅めっき層の溶融が極力防がれたためであると推測される。   In Samples 1 to 9 where the rate of temperature increase is 100 ° C./min or more, no breakage occurs at the interface between the component main body and the copper plating layer, the broken portion is in the component main body, and the adhesion of the copper plating layer to the component main body is We were able to secure enough. This is presumably because an appropriate eutectic state could be maintained in the copper plating layer. In Samples 1 to 9, a surface area ratio of 1.011 or more could be maintained. This is presumed to be because the melting of the copper plating layer was prevented as much as possible.

他方、昇温速度が100℃/分未満である試料10〜13では、部品本体と銅めっき層との界面で破壊が生じ、部品本体に対する銅めっき層の固着力が劣っていた。また、試料10〜13では、表面積率が1.011未満と1に近い値となった。これらは、共晶温度付近でキープされる時間が長くなり、銅めっき層の溶融が進行したためであると推測される。   On the other hand, in Samples 10 to 13 where the rate of temperature increase was less than 100 ° C./min, breakage occurred at the interface between the component body and the copper plating layer, and the adhesion of the copper plating layer to the component body was poor. In Samples 10 to 13, the surface area ratio was less than 1.011 and a value close to 1. These are presumed to be because the time for keeping around the eutectic temperature is lengthened and the melting of the copper plating layer has progressed.

さらに、上述の熱処理によって生じた内部電極と銅めっき層との境界部分での相互拡散の状態を確認するため、この発明の範囲内の試料1〜9について、WDXのマッピング分析を行い、金属元素の2次元的な拡散状態を分析した。この分析において、装置として、日本電子製「JXA8500F」を用い、加速電圧を15kVとし、照射電流を50nAとし、走査型電子顕微鏡(SEM)の倍率を5000倍とし、積算時間を40msとし、NiおよびCuの検出特性X線とし、Kα特性X線の1次線を用いた。このようにして分析された拡散状態から、相互拡散領域が、銅めっき層側および内部電極側の双方にまで延びるように形成され、内部電極側においては、部品本体における内部電極の露出面から2μm以上離れた位置まで達していることが確認された。   Further, in order to confirm the state of mutual diffusion at the boundary portion between the internal electrode and the copper plating layer generated by the above heat treatment, WDX mapping analysis was performed on samples 1 to 9 within the scope of the present invention, and the metal element The two-dimensional diffusion state was analyzed. In this analysis, “JXA8500F” manufactured by JEOL Ltd. was used as an apparatus, the acceleration voltage was 15 kV, the irradiation current was 50 nA, the scanning electron microscope (SEM) magnification was 5000 times, the integration time was 40 ms, Ni and Cu detection characteristic X-ray was used, and a primary line of Kα characteristic X-ray was used. From the diffusion state thus analyzed, an interdiffusion region is formed so as to extend to both the copper plating layer side and the internal electrode side. On the internal electrode side, 2 μm from the exposed surface of the internal electrode in the component body. It was confirmed that it reached the position far away.

なお、以上の実験例では、めっき層を構成する金属として、銅を用いたが、銅と他の金属とからなる合金であっても、1000℃以上の共晶温度を有するものであれば、同様の結果が得られることを確認している。   In the above experimental examples, copper was used as the metal constituting the plating layer, but even an alloy composed of copper and another metal has a eutectic temperature of 1000 ° C. or higher, It has been confirmed that similar results can be obtained.

1 積層型セラミック電子部品
2 部品本体
3,4 内部電極
5 セラミック層
6,7 端面
8,9 外部端子電極
10,11 第1のめっき層
12,13 第2のめっき層
25 相互拡散領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multilayer ceramic electronic component 2 Component main body 3, 4 Internal electrode 5 Ceramic layer 6, 7 End surface 8, 9 External terminal electrode 10, 11 1st plating layer 12, 13 2nd plating layer 25 Interdiffusion area

Claims (3)

複数のセラミック層をもって構成される積層構造を有し、内部電極が内部に形成され、かつ前記内部電極の一部が露出している、部品本体と、
前記内部電極と電気的に接続され、かつ前記部品本体の外表面上に形成される、外部端子電極と
を備え、
前記外部端子電極は、前記部品本体における前記内部電極の露出面上に形成されためっき層を備え、前記めっき層は共晶状態を含み、前記めっき層の中央部近辺における50μm×50μmの領域において、タッピングAFMで評価した表面積率が1.011以上である、
積層型セラミック電子部品。
A component body having a laminated structure composed of a plurality of ceramic layers, an internal electrode is formed inside, and a part of the internal electrode is exposed,
An external terminal electrode electrically connected to the internal electrode and formed on the outer surface of the component body;
The external terminal electrode includes a plating layer formed on an exposed surface of the internal electrode in the component main body, the plating layer includes a eutectic state, and is in a region of 50 μm × 50 μm near the center of the plating layer. The surface area ratio evaluated by tapping AFM is 1.011 or more.
Multilayer ceramic electronic components.
前記めっき層と前記内部電極との境界部分には、前記めっき層に含まれる金属成分および前記内部電極に含まれる金属成分の双方が検出され得る相互拡散領域が形成されていて、前記相互拡散領域は、前記めっき層側および前記内部電極側の双方にまで延びるように形成され、前記内部電極側においては、前記部品本体における前記内部電極の露出面から2μm以上離れた位置まで達している、請求項1に記載の積層型セラミック電子部品。   An interdiffusion region in which both the metal component contained in the plating layer and the metal component contained in the internal electrode can be detected is formed at the boundary portion between the plating layer and the internal electrode, and the interdiffusion region Is formed so as to extend to both the plating layer side and the internal electrode side, and on the internal electrode side, it reaches a position 2 μm or more away from the exposed surface of the internal electrode in the component body. Item 2. The multilayer ceramic electronic component according to Item 1. 前記めっき層は銅を主成分とする、請求項1または2に記載の積層型セラミック電子部品。   The multilayer ceramic electronic component according to claim 1, wherein the plating layer contains copper as a main component.
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