JP2018041904A - 電子部品装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部電極と金属端子との接合部を介した接合強度の低下が抑制される電子部品装置を提供する。【解決手段】電子部品装置ＥＤ１は、素体３と、素体３に配置されている外部電極５とを備えている電子部品（積層コンデンサ１）と、外部電極５に電気的に接続される金属端子２０と、外部電極５と金属端子２０とを接合すると共に電気的に接続する接合部３０と、を備えている。外部電極５の最外層が、貴金属を含有する層である。金属端子２０の最外層が、貴金属を含有する層である。接合部３０が、貴金属を主成分として含有している。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品と金属端子とを備えている電子部品装置に関する。

素体と、素体に配置されている外部電極とを備えている電子部品と、外部電極に電気的に接続される金属端子と、外部電極と金属端子とを接合すると共に電気的に接続する接合部と、を備える電子部品装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００２−０５７０６３号公報

本発明の一つの態様は、外部電極と金属端子との接合部を介した接合強度の低下が抑制される電子部品装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、外部電極と金属端子との接合部を介した接合強度の低下が抑制される電子部品装置について、調査研究を行った。その結果、本発明者らは、以下の事実を見出し、本発明を想到するに至った。

接合部がはんだにより形成されている場合、はんだとの相性を考慮して、外部電極及び金属端子の各最外層としてＳｎからなるめっき層が採用される。この場合、高温環境下（たとえば、１５０℃を越えるの環境下）での連続使用において、外部電極と金属端子との接合部を介した接合強度が低下することが判明した。

Ｓｎからなるめっき層は、通常、Ｎｉからなるめっき層上に形成される。Ｎｉからなるめっき層は、下地金属層上に形成される。Ｎｉからなるめっき層は、下地金属層のはんだ喰われを防いでいる。下地金属層は、たとえば、Ｃｕなどの焼結金属層からなる。これらの構成では、外部電極と金属端子とがはんだにより接合される際の熱により、ＮｉとＳｎとが合金化し、Ｎｉからなるめっき層の厚みが小さくなり、下地金属層の一部がはんだに露出するおそれがある。

下地金属層の一部がはんだに露出している場合、電子部品装置が高温環境下で連続使用された際に、下地金属層を構成している金属（たとえば、上述したＣｕなど）が、接合部を通って、金属端子のＮｉからなるめっき層に至り、Ｎｉとで化合物を形成することがある。下地金属層を構成している金属とＮｉとで化合物が形成される際に、金属端子のＮｉからなるめっき層にボイドが形成され、Ｎｉからなるめっき層が金属端子から剥がれ易くなり、外部電極と金属端子との接合部を介した接合強度が低下する。

そして、本発明者らは、更なる調査研究を行い、以下の事実を見出した。すなわち、外部電極及び金属端子の各最外層が貴金属を含有し、かつ、接合部が、貴金属を主成分として含有していることにより、外部電極と金属端子との接合部を介した接合強度の低下が抑制される。貴金属は、合金反応が比較的生じ難く、合金化の観点では、たとえばＣｕなどよりも安定した金属である。貴金属は、たとえば、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどである。

本発明の一つの態様に係る電子部品装置は、素体と、素体に配置されている外部電極とを備えている電子部品と、外部電極に電気的に接続される金属端子と、外部電極と金属端子とを接合すると共に電気的に接続する接合部と、を備え、外部電極の最外層が、貴金属を含有する層であり、金属端子の最外層が、貴金属を含有する層であり、接合部が、貴金属を主成分として含有している。

本発明の上記一つの態様に係る電子部品装置では、接合部が、貴金属を主成分として含有していると共に、外部電極及び金属端子の各最外層が貴金属を含有している。これにより、本態様に係る電子部品装置では、外部電極と金属端子との接合部を介した接合強度の低下が抑制される。

本発明の上記一つの態様によれば、外部電極と金属端子との接合部を介した接合強度の低下が抑制される電子部品装置を提供することができる。

一実施形態に係る電子部品装置を示す斜視図である。 本実施形態に係る電子部品装置の断面構成を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１及び図２を参照して、本実施形態に係る電子部品装置ＥＤ１の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る電子部品装置を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る電子部品装置の断面構成を説明するための図である。

電子部品装置ＥＤ１は、図１及び図２に示されるように、積層コンデンサ１と、一対の金属端子２０と、接合部３０とを備えている。電子部品装置ＥＤ１は、電子部品として、積層コンデンサ１を備えている。

積層コンデンサ１は、直方体形状を呈している素体３と、素体３の外表面に配置されている一対の外部電極５と、を有している。一対の外部電極５は、互いに離間している。直方体形状には、角部及び稜部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜部が丸められている直方体の形状が含まれる。

素体３は、その外表面として、互いに対向している一対の端面３ａと、互いに対向している長方形状の一対の側面３ｂと、互いに対向している長方形状の一対の側面３ｃと、を有している。一対の端面３ａが対向している方向が第一方向Ｄ１であり、一対の側面３ｂが対向している方向が第二方向Ｄ２であり、一対の側面３ｃが対向している方向が第三方向Ｄ３である。第一方向Ｄ１は、第二方向Ｄ２と直交している。第三方向Ｄ３は、第一方向Ｄ１と第二方向Ｄ２とに直交している。第一方向Ｄ１が、素体３の長手方向である。

一対の側面３ｂは、一対の端面３ａの間を連結するように第一方向Ｄ１に延在している。一対の側面３ｂは、第三方向Ｄ３にも延在している。一対の側面３ｃは、一対の端面３ａの間を連結するように第一方向Ｄ１に延在している。一対の側面３ｃは、第二方向Ｄ２にも延在している。

素体３は、一対の側面３ｂが対向している方向（第二方向Ｄ２）に複数の誘電体層が積層されて構成されている。素体３では、複数の誘電体層の積層方向が第二方向Ｄ２と一致する。各誘電体層は、たとえば誘電体材料（ＢａＴｉＯ_３系、Ｂａ(Ｔｉ，Ｚｒ)Ｏ_３系、又は（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ_３系などの誘電体セラミック）を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成されている。実際の素体３では、各誘電体層は、各誘電体層の間の境界が視認できない程度に一体化されている。素体３では、複数の誘電体層の積層方向が第三方向Ｄ３と一致していてもよい。

積層コンデンサ１は、図２に示されるように、それぞれ複数の内部電極７，９を備えている。内部電極７，９は、積層型の電気素子の内部電極として通常用いられる導電性材料からなる。導電性材料として、卑金属（たとえば、Ｎｉ又はＣｕなど）が用いられる。内部電極７，９は、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成されている。本実施形態では、内部電極７，９は、Ｎｉからなる。

内部電極７と内部電極９とは、第二方向Ｄ２において異なる位置（層）に配置されている。すなわち、内部電極７と内部電極９とは、素体３内において、第二方向Ｄ２に間隔を有して対向するように交互に配置されている。内部電極７と内部電極９とは、互いに極性が異なる。複数の誘電体層の積層方向が第三方向Ｄ３である場合、内部電極７と内部電極９とは、第三方向Ｄ３において異なる位置（層）に配置される。

外部電極５は、素体３における端面３ａ側に、すなわち素体３の端部にそれぞれ配置されている。外部電極５は、端面３ａに配置されている電極部分、一対の側面３ｂに配置されている電極部分、及び、一対の側面３ｃに配置されている電極部分を有している。すなわち、外部電極５は、一方の端面３ａ、一対の側面３ｂ、及び一対の側面３ｃの五つの面に形成されている。互いに隣り合う電極部分同士は、素体３の稜部において接続されており、電気的に接続されている。

端面３ａに配置されている電極部分は、対応する内部電極７，９の端面３ａに露出した部分をすべて覆うように配置されており、内部電極７，９は、端面３ａに配置されている電極部分に直接的に接続されている。これにより、内部電極７，９は、対応する外部電極５に電気的に接続される。

外部電極５は、図２に示されるように、第一電極層１１と第二電極層１３とをそれぞれ有している。すなわち、外部電極５の各電極部分が、第一電極層１１と第二電極層１３とを含んでいる。第二電極層１３は、外部電極５の最外層を構成している。

第一電極層１１は、導電性ペーストを素体３の表面に付与して焼き付けることにより形成されている。第一電極層１１は、導電性ペーストに含まれる金属成分（金属粉末）が焼結して形成された焼結金属層である。すなわち、第一電極層１１は、素体３に形成された焼結金属層である。本実施形態では、第一電極層１１は、Ｃｕからなる焼結金属層である。第一電極層１１は、Ｎｉからなる焼結金属層であってもよい。このように、第一電極層１１は、Ｃｕ又はＮｉを含んでいる。導電性ペーストには、Ｃｕ又はＮｉからなる粉末に、ガラス成分、有機バインダ、及び有機溶剤を混合したものが用いられている。

第二電極層１３は、第一電極層１１を形成するための導電性ペーストの表面に第二電極層１３を形成するための導電性ペーストを付与して、これらを同時に焼き付けることにより形成されている。第二電極層１３も、導電性ペーストに含まれる金属成分（金属粉末）が焼結して形成された焼結金属層である。すなわち、第二電極層１３は、第一電極層１１と同時に、素体３に形成された焼結金属層である。

本実施形態では、第二電極層１３は、ＡｇＰｄＣｕ合金からなる焼結金属層である。したがって、第二電極層１３は、貴金属を含有している。本実施形態では、第二電極層１３は、Ａｇを含有している。また、第二電極層１３は、Ｐｄを含有している。第二電極層１３は、Ａｇ又はＰｄ以外の貴金属を含んでいてもよい。

本実施形態では、第二電極層１３を形成するための導電性ペーストには、ＡｇＰｄＣｕ合金からなる粉末に、ガラス成分、有機バインダ、及び有機溶剤を混合したものが用いられている。

金属端子２０は、積層コンデンサ１（素体３）の端面３ａに対向するように配置されている。金属端子２０は、外部電極５と電気的に接続されている。金属端子２０は、外部電極５を通して、対応する内部電極７，９と電気的に接続されている。

金属端子２０は、接続部２１と、脚部２３とを備えている。接続部２１は、端面３ａに対向して位置している。接続部２１には、外部電極５における端面３ａに配置されている電極部分が電気的に接続されている。接続部２１は、第二方向Ｄ２に延びており、第一方向Ｄ１から見て、矩形状を呈している。

脚部２３は、接続部２１の一端から延びている。脚部２３は、第一部分２３ａと第二部分２３ｂとを有している。第一部分２３ａは、接続部２１の一端から第二方向Ｄ２に延在している。すなわち、第一部分２３ａは、接続部２１と同じ方向（第二方向Ｄ２）に延在しており、接続部２１と第一部分２３ａとは同一平面上に位置している。

第二部分２３ｂは、第一部分２３ａの一端から第一方向Ｄ１に延在しており、第二方向Ｄ２から見て、矩形状を呈している。第一部分２３ａと第二部分２３ｂとは、互いに交差する方向（本実施形態では、互いに直交する方向）に延びている。第二部分２３ｂは、他の電子機器（たとえば、回路基板又は電子部品など）に接続される。

第一部分２３ａは、接続部２１と第二部分２３ｂとを連結している。すなわち、第一部分２３ａは、接続部２１の一端と第二部分２３ｂの一端との間を連結するように、第二方向Ｄ２に延在している。接続部２１と第二部分２３ｂとは、第二方向Ｄ２に見て、第一部分２３ａの長さ分離れて位置している。接続部２１と脚部２３（第一部分２３ａ及び第二部分２３ｂ）とは、一体的に形成されている。

金属端子２０は、図２に示されるように、基材２５と金属層２７とをそれぞれ有している。すなわち、金属端子２０の接続部２１及び脚部２３が、基材２５と金属層２７とを含んでいる。金属層２７は、金属端子２０の最外層を構成している。

基材２５は、金属材料からなる。本実施形態では、基材２５は、Ｆｅ−Ｎｉ合金からなる。

金属層２７は、基材２５上にめっき法により形成されている。金属層２７は、基材２５上にＡｇめっきにより形成されためっき層（Ａｇからなるめっき層）である。したがって、金属層２７は、貴金属を含有している。本実施形態では、金属層２７は、Ａｇを含有している。金属層２７は、Ａｇ以外の貴金属を含有していてもよい。

接合部３０は、外部電極５と金属端子２０とを接合している。本実施形態では、外部電極５における端面３ａに配置されている電極部分が含んでいる第二電極層１３と、金属端子２０の接続部２１とが、接合部３０により接合されている。接合部３０は、導電性を有し、外部電極５と金属端子２０とは、接合部３０を通して電気的に接続されている。

接合部３０は、導電性フィラーがＡｇからなる導電性接着剤により形成されている。したがって、接合部３０は、貴金属を主成分として含有している。本実施形態では、接合部３０は、Ａｇを主成分として含有している。接合部３０は、主成分としてＡｇ以外の貴金属を含有していてもよい。

本実施形態では、接合部３０は、樹脂（たとえば、熱硬化性樹脂など）と、Ａｇからなる導電性フィラーとにより構成されている。熱硬化性樹脂としては、たとえば、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、又はポリイミド樹脂などが用いられる。接合部３０は、導電性樹脂層でもある。

接合部３０は、次のように形成できる。外部電極５における端面３ａに配置されている電極部分が含んでいる第二電極層１３、及び、金属端子２０の接続部２１の少なくとも一方に、非硬化状態の上記導電性接着剤を付与し、導電性接着剤に外部電極５（第二電極層１３）と接続部２１（金属層２７）を接触させる。導電性接着剤を介して、外部電極５と接続部２１とが対向した状態で、導電性接着剤を硬化させる。これにより、接合部３０が形成されると共に、外部電極５と接続部２１とが接合部３０を介して物理的かつ電気的に接続される。

以上のように、本実施形態では、接合部３０が、貴金属（Ａｇ）を主成分として含有していると共に、外部電極５及び金属端子２０の各最外層（第二電極層１３、金属層２７）が貴金属（Ａｇ）を含有している。貴金属は、合金反応が比較的生じ難く、合金化の観点では、たとえばＣｕなどよりも安定した金属である。したがって、電子部品装置ＥＤ１では、高温環境下での連続使用においても、外部電極５と金属端子２０との接合部３０を介した接合強度の低下が抑制される。

外部電極５の第二電極層１３、金属端子２０の金属層２７、及び接合部３０は、不可避的な微量の不純物を含有してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

第二電極層１３は、焼結金属層に限られることなく、第一電極層１１上に形成されためっき層であってもよい。すなわち、第二電極層１３は、第一電極層１１上にめっき法により形成されていてもよい。この場合、第二電極層１３は、第一電極層１１上に貴金属めっきにより形成された貴金属めっき層（貴金属からなるめっき層）である。貴金属めっき層には、Ａｇめっき層、Ａｕめっき層、Ｐｔめっき層、又はＰｄめっき層がある。

第二電極層１３は、第一電極層１１上に形成された導電性樹脂層であってもよい。すなわち、第二電極層１３は、第一電極層１１上に付与された導電性樹脂を硬化させることにより形成されていてもよい。この場合、第二電極層１３は、第一電極層１１全体を覆うように形成されている。第一電極層１１は、第二電極層１３を形成するための下地金属層である。導電性樹脂には、熱硬化性樹脂（たとえば、上述したエポキシ樹脂など）に導電性フィラー及び有機溶媒などを混合したものが用いられる。導電性フィラーとしては、Ａｇ粉末、Ａｕ粉末、Ｐｔ粉末、又はＰｄ粉末などが用いられる。

第二電極層１３が焼結金属層又はめっき層である場合、接合部は、導電性接着剤に限られることなく、焼結された貴金属（たとえば、焼結Ａｇ、焼結Ａｕ、焼結Ｐｔ、又は焼結Ｐｄなど）により形成されていてもよい。この場合、接合部３０は、次のように形成できる。外部電極５における端面３ａに配置されている電極部分が含んでいる第二電極層１３、及び、金属端子２０の接続部２１の少なくとも一方に、導電性ペーストを付与し、導電性ペーストに外部電極５（第二電極層１３）と接続部２１（金属層２７）を接触させる。外部電極５と接続部２１とが導電性ペーストを介して対向した状態で、導電性ペーストを焼き付ける。これにより、接合部３０を介して、外部電極５と接続部２１とが物理的かつ電気的に接続される。

接合部３０を形成するための導電性ペーストは、貴金属からなる粉末（たとえば、Ａｇからなる粉末、Ａｕからなる粉末、Ｐｔからなる粉末、又はＰｄからなる粉末など）に、有機バインダ、及び有機溶剤を混合したものが用いられている。すなわち、接合部３０は、導電性ペーストに含まれる貴金属が焼結して形成された焼結金属層でもある。

金属層２７は、基材２５全体を覆っている必要はない。たとえば、金属層２７は、接続部２１における外部電極５に対向する領域のみに形成されていてもよい。

本実施形態では、電子部品として積層コンデンサ１を例に説明したが、適用可能な電子部品は、積層コンデンサ１に限られない。適用可能な電子部品は、たとえば、積層インダクタ、積層バリスタ、積層圧電アクチュエータ、積層サーミスタ、もしくは積層複合部品などの積層電子部品、又は、積層電子部品以外の電子部品である。

１…積層コンデンサ、３…素体、５…外部電極、１１…第一電極層、１３…第二電極層、２０…金属端子、２１…接続部、２３…脚部、２５…基材、２７…金属層、３０…接合部、ＥＤ１…電子部品装置。

Claims (7)

1. 素体と、前記素体に配置されている外部電極とを備えている電子部品と、
   前記外部電極に電気的に接続される金属端子と、
   前記外部電極と前記金属端子とを接合すると共に電気的に接続する接合部と、を備え、
   前記外部電極の最外層が、貴金属を含有する層であり、
   前記金属端子の最外層が、貴金属を含有する層であり、
   前記接合部が、貴金属を主成分として含有している、電子部品装置。
2. 前記金属端子の前記最外層が、Ａｇからなるめっき層である、請求項１に記載の電子部品装置。
3. 前記外部電極の前記最外層が、ＡｇＰｄＣｕ合金からなる焼結金属層である、請求項１又は２に記載の電子部品装置。
4. 前記外部電極の前記最外層が、Ａｇからなるめっき層である、請求項１又は２に記載の電子部品装置。
5. 前記外部電極の前記最外層が、Ａｇを含有する導電性樹脂層である、請求項１又は２に記載の電子部品装置。
6. 前記接合部が、導電性フィラーがＡｇからなる導電性接着剤により形成されている、請求項３〜４のいずれか一項に記載の電子部品装置。
7. 前記接合部が、焼結Ａｇにより形成されている、請求項３又は４に記載の電子部品装置。

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