專利名稱：電子部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子部件，尤其涉及具有鍍Sn皮膜的例如層疊陶瓷電容器等電子部件。
背景技術(shù)：
作為成為本發(fā)明的背景的技術(shù)，例如國(guó)際公開第2006/134665號(hào)中公開了形成有以Sn作為主要成分的皮膜的構(gòu)件、皮膜形成方法及焊料處理方法(參照專利文獻(xiàn)I)。在連接器用端子、半導(dǎo)體集成電路用的引線框等中，在通過(guò)鍍Ni等形成的基底層上，利用軟釬焊性良好的材料形成皮膜。這里，從近年的環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，作為軟釬焊性良好的皮膜，代替以往實(shí)施的Sn-Pb鍍焊，通過(guò)不含Pb的鍍Sn來(lái)形成皮膜。若這樣形成 鍍Sn皮膜，則在皮膜上容易產(chǎn)生稱為晶須的Sn的須狀晶體。若晶須發(fā)生并生長(zhǎng)，則有時(shí)在鄰接的電極間引起短路。此外，若晶須從皮膜脫離并飛散，則飛散的晶須成為在裝置內(nèi)外引起短路的原因。專利文獻(xiàn)I中公開的技術(shù)中，以提供具有能夠抑制這樣的晶須發(fā)生的皮膜的構(gòu)件為目的，特別是在形成以Sn作為主要成分的皮膜后，進(jìn)行熱處理，從而使基底層的Ni原子擴(kuò)散到Sn的晶界中，形成Sn與Ni等第I金屬的金屬間化合物。該金屬間化合物變成以面狀擴(kuò)展的薄片狀(片狀)，形成于Sn的晶界及基底層與皮膜之間?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :國(guó)際公開第2006/134665號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問(wèn)題然而,就專利文獻(xiàn)I中公開的皮膜而言，晶須的抑制能力不充分。此外，即使在室溫下，形成于Sn的晶界中的由Sn/Ni構(gòu)成的薄片狀的金屬粒子進(jìn)行生長(zhǎng)，到達(dá)至以Sn為主要成分的皮膜的表面，形成氧化鎳。若在以Sn為主要成分的皮膜表面存在氧化鎳，則存在焊料潤(rùn)濕性變差的問(wèn)題。因此，具有以Sn為主要成分的皮膜作為最外層的例如層疊陶瓷電容器等電子部件中，期望具備不僅具有晶須抑制能力、并且焊料潤(rùn)濕性不劣化的電極的電子部件。因此，本發(fā)明的主要目的在于提供具備具有抑制晶須的能力、并且焊料潤(rùn)濕性不劣化的電極的電子部件。用于解決問(wèn)題的方案本發(fā)明為一種電子部件，其是具有鍍Ni皮膜及形成于鍍Ni皮膜上的鍍Sn皮膜的電子部件，其特征在于，鍍Sn皮膜具有Sn多晶結(jié)構(gòu)，Ni含有比為10 20mol%且Sn含有比為80 90mOl%的Ni/Sn合金粒子形成于鍍Sn皮膜的Sn晶界中，在鍍Sn皮膜與鍍Ni皮膜的界面形成有由Ni3Sn4構(gòu)成的金屬間化合物層。
這樣的電子部件中，金屬間化合物層優(yōu)選按照覆蓋鍍Ni皮膜的表面的95面積％以上的方式形成。本發(fā)明所述的電子部件中，在電子部件的鍍Sn皮膜中，通過(guò)在Sn晶界中形成具有上述的Ni/Sn含有比的薄片狀的Ni/Sn合金粒子,從而妨礙Sn原子從Sn晶粒向Sn晶界的移動(dòng)，即使在Sn晶界中產(chǎn)生晶須，也可抑制其生長(zhǎng)。進(jìn)而，通過(guò)在鍍Sn皮膜與鍍Ni皮膜之間形成有由Ni3Sn4構(gòu)成的金屬間化合物層，從而防止從鍍Ni皮膜向鍍Sn皮膜的Ni擴(kuò)散，形成于Sn晶界中的薄片狀的Sn/Ni合金粒子的生長(zhǎng)不進(jìn)行。因此，可防止薄片狀的Sn/Ni合金粒子到達(dá)鍍Sn皮膜的表面，能夠良好地保持鍍Sn皮膜的焊料潤(rùn)濕性。為了這樣防止從鍍Ni皮膜向鍍Sn皮膜的Ni擴(kuò)散，阻止形成于Sn晶界中的薄片狀的Sn/Ni合金粒子的生長(zhǎng)，優(yōu)選由Ni3Sn4構(gòu)成的金屬間化合物層覆蓋Ni皮膜的表面的95面積％以上。發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供具備具有抑制晶須的能力、并且焊料潤(rùn)濕性不劣化的電極的電子部件。本發(fā)明的上述目的、其它的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)由參照附圖進(jìn)行的以下的具體實(shí)施方式
的說(shuō)明更加清楚。


圖I是表示本發(fā)明所述的層疊陶瓷電容器的一個(gè)例子的截面圖解圖。圖2是實(shí)施例I的層疊陶瓷電容器中沿第I鍍覆皮膜及第2鍍覆皮膜的層疊方向切斷而成的截面的電子顯微鏡照片圖像。圖3是實(shí)施例I的層疊陶瓷電容器中將作為最外層的第2鍍覆皮膜剝離的金屬間化合物層的表面的電子顯微鏡照片圖像。
具體實(shí)施例方式圖I是表示本發(fā)明所述的層疊陶瓷電容器的一個(gè)例子的截面圖解圖。圖I所示的層疊陶瓷電容器10包含長(zhǎng)方體狀的陶瓷元件12。陶瓷元件12包含例如由鈦酸鋇系的電介體陶瓷構(gòu)成的多個(gè)陶瓷層14作為電介體。這些陶瓷層14被層疊，在陶瓷層14間交替形成例如由Ni構(gòu)成的內(nèi)部電極16a及16b。這種情況下，內(nèi)部電極16a的一端部延伸到陶瓷元件12的一端部而形成。此外，內(nèi)部電極16b的一端部延伸到陶瓷元件12的另一端部而形成。進(jìn)而，內(nèi)部電極16a及16b按照中間部及另一端部隔著陶瓷層14重疊的方式形成。因此，該陶瓷元件12具有在內(nèi)部隔著陶瓷層14設(shè)置有多個(gè)內(nèi)部電極16a及16b的層
疊結(jié)構(gòu)。在陶瓷元件12的一端面，按照與內(nèi)部電極16a連接的方式形成端子電極18a。同樣地，在陶瓷元件12的另一端面，按照與內(nèi)部電極16b連接的方式形成端子電極18b。端子電極18a包含例如由Cu構(gòu)成的外部電極20a。外部電極20a按照與內(nèi)部電極16a連接的方式形成于陶瓷元件12的一端面。同樣地、端子電極18b包含例如由Cu構(gòu)成的外部電極20b。外部電極20b按照與內(nèi)部電極16b連接的方式形成于陶瓷元件12的另一端面。此外，在外部電極20a及20b的表面，作為鍍Ni皮膜，為了防止焊料浸出(solderleach)，分別形成由Ni構(gòu)成的第I鍍覆皮膜22a及22b。進(jìn)而，按照覆蓋第I鍍覆皮膜22a及22b的方式，作為成為最外層的鍍Sn皮膜，為了改良軟釬焊性，分別形成由Sn構(gòu)成的第2鍍覆皮膜24a及24b。這些第2鍍覆皮膜24a及24b分別具有Sn多晶結(jié)構(gòu),在Sn晶界中形成Ni/Sn合金層。這種情況下,Ni/Sn合金層的Ni/Sn合金粒子以薄片狀形成。進(jìn)而，在第2鍍覆皮膜24a及24b中，也可以在Sn晶粒內(nèi)形成薄片狀的Ni/Sn合金粒子。這種情況下，第2鍍覆皮膜24a及24b分別在與由Ni構(gòu)成的第I鍍覆皮膜22a或22b接觸的Sn晶粒子中，在平均I個(gè)Sn晶粒內(nèi)存在3個(gè)以上的薄片狀的Sn-Ni合金粒子。薄片狀的Ni/Sn合金粒子由Ni含有比為10 20mol%且Sn含 有比為80 90mol %的Ni/Sn合金形成。在第I鍍覆皮膜22a、22b與第2鍍覆皮膜24a、24b的界面，形成由Ni3Sn4構(gòu)成的金屬間化合物層26a及26b。金屬間化合物層26a及26b優(yōu)選分別按照覆蓋第I鍍覆皮膜22a及22b的表面的95面積％以上的方式形成。圖2表示沿第I鍍覆皮膜及第2鍍覆皮膜的層疊方向切斷的截面的電子顯微鏡照片圖像。此外，圖3表示將作為最外層的第2鍍覆皮膜溶解剝離得到的表面的電子顯微鏡照片圖像。接著，對(duì)用于制造圖I所示的層疊陶瓷電容器10的層疊陶瓷電容器的制造方法的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。首先，準(zhǔn)備陶瓷生片、內(nèi)部電極用導(dǎo)電性糊劑及外部電極用導(dǎo)電性糊劑。在陶瓷生片和各種導(dǎo)電性糊劑中雖然包含粘合劑及溶劑，可以使用公知的有機(jī)粘合劑或有機(jī)溶劑。接著，在陶瓷生片上，例如通過(guò)絲網(wǎng)印刷等以規(guī)定的圖案印刷內(nèi)部電極用導(dǎo)電性糊劑，形成內(nèi)部電極圖案。然后，通過(guò)層疊規(guī)定片數(shù)的未印刷內(nèi)部電極圖案的外層用陶瓷生片，在其上依次層疊印刷有內(nèi)部電極圖案的陶瓷生片，在其上層疊規(guī)定片數(shù)的外層用陶瓷生片，從而制作母層疊體。此后，通過(guò)靜壓壓制等手段沿層疊方向?qū)δ笇盈B體進(jìn)行壓制。然后，將經(jīng)壓制的母層疊體切割成規(guī)定的尺寸，切出未加工的陶瓷層疊體(rawceramic laminate)。另外,此時(shí),也可以通過(guò)滾磨等使未加工的陶瓷層疊體的角部或棱部圓潤(rùn)。此后，對(duì)未加工的陶瓷層疊體進(jìn)行燒成。這種情況下，燒成溫度也依賴于陶瓷層14或內(nèi)部電極16a、16b的材料，但優(yōu)選為900°C 1300°C。燒成后的陶瓷層疊體變成由層疊陶瓷電容器10的陶瓷層14及內(nèi)部電極16a、16b構(gòu)成的陶瓷元件12。然后，通過(guò)在燒成后的陶瓷層疊體的兩端面涂布外部電極用導(dǎo)電性糊劑，并進(jìn)行燒結(jié)，從而形成端子電極18a及18b的外部電極20a及20b。此后，通過(guò)對(duì)第I外部電極20a的表面及第2外部電極20b的表面分別實(shí)施鍍Ni，從而形成第I鍍覆皮膜22a及22b。然后，通過(guò)對(duì)第I鍍覆皮膜22a及22b的表面分別實(shí)施由Sn構(gòu)成的金屬鍍覆并進(jìn)行熱處理，從而形成第2鍍覆皮膜24a及24b。這種情況下，通過(guò)對(duì)第I鍍覆皮膜22a及22b的表面例如實(shí)施鍍Sn且在比較低的溫度下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間熱處理，從而形成具有薄片狀的Ni/Sn合金粒子的第2鍍覆皮膜24a及24b。接著，通過(guò)將形成有第I鍍覆皮膜22a、22b及第2鍍覆皮膜24a、24b的陶瓷元件12在比較高的溫度下進(jìn)行短時(shí)間熱處理，從而在第I鍍覆皮膜22a、22b與第2鍍覆皮膜24a、24b的界面形成由Ni3Sn4構(gòu)成的金屬間化合物層26a及26b。如上所述那樣制造圖I所示的層疊陶瓷電容器10。在圖I所示的層疊陶瓷電容器10中，由于作為最外層的第2鍍覆皮膜24a及24b分別具有Sn多晶結(jié)構(gòu)，并且在Sn晶界中形成薄片狀的Ni/Sn合金粒子，所以妨礙Sn原子從Sn晶粒向Sn晶界的移動(dòng)，即使在Sn晶界中產(chǎn)生晶須，也可抑制其生長(zhǎng)。特別是通過(guò)不僅在Sn晶界內(nèi)，而且在Sn晶粒內(nèi)也形成薄片狀的Ni/Sn合金粒子，從而第2鍍覆皮膜中的壓縮應(yīng)力得到緩和，產(chǎn)生晶須的起點(diǎn)被分散，用于產(chǎn)生晶須的能量變小。因此，在該層疊陶瓷電容器10中，能夠防止晶須作為原因的短路。 此外，在圖I所示的層疊陶瓷電容器10中，由于作為最外層的第2鍍覆皮膜24a及24b分別由Sn形成，所以軟釬焊性良好。進(jìn)而，在圖I所示的層疊陶瓷電容器10中，由于第I鍍覆皮膜22a及22b分別由Ni形成，所以能夠防止焊料浸出。在該層疊陶瓷電容器10中，由于在第I鍍覆皮膜22a、22b與第2鍍覆皮膜24a、24b的界面形成有由Ni3SnJQ成的金屬間化合物層26a及26b，所以可防止Ni原子從第I鍍覆皮膜22a、22b向第2鍍覆皮膜24a、24b的擴(kuò)散。因此，可防止形成于第2鍍覆皮膜24a、24b中的薄片狀的Ni/Sn合金粒子的生長(zhǎng)，不會(huì)到達(dá)至第2鍍覆皮膜24a、24b的表面，能夠良好地保持第2鍍覆皮膜24a、24b的焊料潤(rùn)濕性。進(jìn)而，在圖I所示的層疊陶瓷電容器10中，由于在第I鍍覆皮膜22a、22b及第2鍍覆皮膜24a、24b等中未使用Pb，所以從環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)來(lái)看也優(yōu)異。(實(shí)驗(yàn)例)實(shí)驗(yàn)例中，制造以下所示的實(shí)施例I、比較例I及比較例2的層疊陶瓷電容器，對(duì)于這些層疊陶瓷電容器，評(píng)價(jià)皮膜中的晶須及端子電極的焊料潤(rùn)濕性。(實(shí)施例I)實(shí)施例I中，通過(guò)上述的方法制造圖I所示的層疊陶瓷電容器10。這種情況下，將層疊陶瓷電容器10的外形尺寸設(shè)定為長(zhǎng)度2. 0mm、寬度I. 25mm、高度I. 25mm。此外，作為陶瓷層14(電介體陶瓷)，使用鈦酸鋇系電介體陶瓷。進(jìn)而，作為內(nèi)部電極16a、16b的材料，使用Ni。進(jìn)而，作為外部電極20a、20b的材料，使用Cu。此外，實(shí)施例I中，在下面的條件下形成第I鍍覆皮膜22a、22b及第2鍍覆皮膜24a、24b。(I)關(guān)于鍍覆浴·用于形成第I鍍覆皮膜的鍍覆浴使用通常稱為瓦特浴的鍍Ni浴。 用于形成第2鍍覆皮膜的鍍覆浴作為金屬鹽使用硫酸錫，作為絡(luò)合劑使用檸檬酸，作為光澤劑使用添加有季銨鹽或含有烷基甜菜堿的表面活性劑的任一者或兩者的弱酸性的鍍Sn浴(檸檬酸系弱酸性浴)。(2)關(guān)于電流密度及通電時(shí)間
·第I鍍覆皮膜按照以電流密度Dk = 2. O [A/dm2]皮膜能夠形成厚度5 μ m的方式控制通電時(shí)間?！さ?鍍覆皮膜按照以電流密度Dk = I. O [A/dm2]皮膜能夠形成厚度5 μ m的方式控制通電時(shí)間。在形成第2鍍覆皮膜24a、24b后，在空氣中80°C下干燥15分鐘。(3)關(guān)于鍍覆工藝·用于形成第I鍍覆皮膜及第2鍍覆皮膜的鍍覆工藝使用轉(zhuǎn)鼓容積300cc、直徑70mm的轉(zhuǎn)筒來(lái)進(jìn)行。這里,使用40ml直徑O. 7mm的球(材質(zhì)Sn)作為介質(zhì),使用直徑8. Omm的尼龍包覆鐵球作為攪拌球，以片屑加料量20ml、轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速20rpm進(jìn)行鍍覆皮膜的形成。進(jìn)而，為了在第2鍍覆皮膜24a、24b上形成薄片狀的Ni/Sn合金粒子，對(duì)外部電極 20a、20b的表面實(shí)施鍍Ni作為第I鍍覆皮膜22a、22b，對(duì)鍍Ni皮膜的表面實(shí)施鍍Sn作為第2鍍覆皮膜24a、24b，并且在40°C下進(jìn)行200天熱處理。此外，在第2鍍覆皮膜24a、24b上形成薄片狀的Ni/Sn合金粒子后，在160°C下進(jìn)行30分鐘熱處理，在第I鍍覆皮膜22a、22b與第2鍍覆皮膜24a、24b的界面形成由Ni3Sn4構(gòu)成的金屬間化合物層26a及26b。另外，在各鍍覆處理后，利用純水進(jìn)行洗滌。(比較例I)比較例I中，與實(shí)施例I同樣地形成鍍Ni皮膜(第I鍍覆皮膜)及鍍Sn皮膜(第2鍍覆皮膜)，但未在160°C下進(jìn)行30分鐘的熱處理。因此，雖然在第2鍍覆皮膜中形成薄片狀的Ni/Sn合金粒子，但在第I鍍覆皮膜22a、22b與第2鍍覆皮膜24a、24b的界面未形成由Ni3Sn4構(gòu)成的金屬間化合物層26a及26b。(比較例2)比較例2中，與實(shí)施例I同樣地形成鍍Ni皮膜(第I鍍覆皮膜)及鍍Sn皮膜(第2鍍覆皮膜)，但未在40°C下進(jìn)行200天的熱處理。因此，在第2鍍覆皮膜中未形成薄片狀的Ni/Sn合金粒子，在第I鍍覆皮膜22a、22b與第2鍍覆皮膜24a、24b的界面形成有由Ni3Sn4構(gòu)成的金屬間化合物層26a及26b。接著，對(duì)于實(shí)施例I、比較例I及比較例2的各層疊陶瓷電容器，依據(jù)以下所示的JEDEC標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)皮膜中的晶須。 試樣數(shù)目(η個(gè))3批X6個(gè)/批=18個(gè)·試驗(yàn)條件作為最低溫度的_55°C (+0/-10)，作為最高溫度的85°C (+10/-0)，在各溫度下保持10分鐘，在氣相式中給予1500循環(huán)的熱沖擊。 觀察方法使用掃描型電子顯微鏡(SEM)以1000倍的電子顯微鏡照片圖像進(jìn)行。·判定基準(zhǔn)適用Class 2 (通信用基礎(chǔ)設(shè)備、汽車用設(shè)備)，將晶須最大長(zhǎng)度(直線長(zhǎng)度)低于45 μ m的情況判斷為G(良)，將為45 μ m以上的情況判斷為NG(不良)。另外，對(duì)于在鍍覆處理后進(jìn)行回流焊(reflow)處理的情況和不進(jìn)行回流焊處理的情況，進(jìn)行晶須的評(píng)價(jià)?；亓骱柑幚硗ㄟ^(guò)將制作的層疊陶瓷電容器在最高溫度260°C下保持2分鐘來(lái)進(jìn)行。通過(guò)進(jìn)行回流焊處理，鍍Sn皮膜發(fā)生熔融，鍍覆時(shí)的應(yīng)力(應(yīng)變)被除去。此外，對(duì)于實(shí)施例I、比較例I及比較例2的各層疊陶瓷電容器，通過(guò)可焊性測(cè)試儀(Rheska Corporation制的SAT-5000),評(píng)價(jià)焊料潤(rùn)濕性。評(píng)價(jià)條件為試樣數(shù)目N = 10、焊錫膏微球法、焊錫膏種類M705、溫度245°C、助焊劑C (松香-乙醇)。在該試驗(yàn)中，在零交叉時(shí)間的平均值為2秒以下的情況下設(shè)定為G(良)，在零交叉時(shí)間的平均值超過(guò)2秒的情況下設(shè)定為NG(不良)。并且，將所得到的結(jié)果示于表I中。表I
權(quán)利要求
1.一種電子部件，其特征在于，其是具有鍍Ni皮膜、及形成于所述鍍Ni皮膜上的鍍Sn皮膜的電子部件， 所述鍍Sn皮膜具有Sn多晶結(jié)構(gòu)，Ni含有比為10 20mol %且Sn含有比為80 90mol %的Ni/Sn合金粒子形成于所述鍍Sn皮膜的Sn晶界中， 在所述鍍Sn皮膜與所述鍍Ni皮膜的界面形成有由Ni3Sn4構(gòu)成的金屬間化合物層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子部件，其中，所述金屬間化合物層按照覆蓋所述鍍Ni皮膜的表面的95面積％以上的方式形成。
全文摘要
本發(fā)明提供不僅抑制晶須的能力，而且具有焊料潤(rùn)濕性不會(huì)劣化的電極的電子部件。作為電子部件的層疊陶瓷電容器(10)包含例如長(zhǎng)方體狀的電子部件元件(12)。在電子部件元件(12)的一端面及另一端面形成端子電極(18a、18b)的外部電極(20a、20b)。在外部電極(20a、20b)的表面形成由Ni構(gòu)成的第1鍍覆皮膜(22a、22b)。按照覆蓋第1鍍覆皮膜(22a、22b)的方式，形成由Sn構(gòu)成的第2鍍覆皮膜(24a、24b)作為最外層。第2鍍覆皮膜(24a、24b)具有多晶結(jié)構(gòu)，在Sn晶界中分別形成薄片狀的Sn-Ni合金層。在第1鍍覆皮膜(22a、22b)與第2鍍覆皮膜(24a、24b)的界面，形成由Ni3Sn4構(gòu)成的金屬間化合物層(26a、26b)。
文檔編號(hào)H01G4/30GK102779641SQ201210136940
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者元木章博, 增子賢仁, 小川誠(chéng), 藤原敏伸, 齊藤篤子 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所