專利名稱：帶有外部端子的電子部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用了高溫?zé)o鉛軟釬料的帶有外部端子的電子部件及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般地象復(fù)合型疊層電容器之類的電子部件，為了取得和電路板等的電接合，具備與端子電極接合的外部端子。作為將這樣的電子部件的外部端子接合到電路板等的方法，大多使用軟釬焊的方法。而且，電子部件的外部端子由于使用軟釬料安裝在電路板上，所以具有釬焊耐熱性，且兼具釬焊潤濕性。
電子部件的端子電極有在電子部件主體的母材上進行膏涂敷等并烘焙而形成的由Cu等構(gòu)成的底層電極、用于使具有釬焊耐熱性的鎳鍍層、和用于使具有釬焊潤濕性的錫鍍層。而且，在過去，這些鍍層和外部端子之間采用高溫軟釬料接合。
另外，在外部端子和電路板的連接上也使用高溫軟釬料。關(guān)于該高溫軟釬料，要求在高溫下不熔融、或者難熔融(即有耐軟熔性)、在高溫時能夠維持機械強度等。在此，所謂高溫軟釬料是指固相線溫度在183℃以上的軟釬料。
一般地由各種金屬組成構(gòu)成的軟釬料中，Pb-Sn系使用Pb為95重量％、Sn為5重量％的高溫軟釬料(固相線溫度307℃、液相線溫度327℃)、和Pb為90重量％、Sn為10重量％的高溫軟釬料(固相線溫度270℃、液相線溫度301℃)。Pb-Ag系使用Pb為97.5重量％、Ag為2.5重量％的高溫軟釬料(固相線溫度304℃、液相線溫度304℃)。Pb-Ag-Sn系使用Pb為97.5重量％、Ag為1.5重量％、Sn為1重量％的高溫軟釬料(固相線溫度309℃、液相線溫度309℃)。
在上述的高溫軟釬料中，為了降低成本、和為了得到耐軟熔性，含有90重量％以上的Pb。
又，例如，在電子部件的繞組和變壓器的內(nèi)部，在磁性材料等的支撐體上卷繞著絕緣包覆導(dǎo)線。在接合這樣的卷線的端部、和元件等的場合，一般進行軟釬焊。在該軟釬焊時，如果不利用軟釬料的熱等破壞絕緣被膜導(dǎo)線的由聚氨酯等構(gòu)成的包覆部分就不能進行軟釬焊。因此，作為軟釬焊的溫度一般采用380-420℃的溫度范圍內(nèi)。由此理由出發(fā)也在上述的高溫軟釬料中含有90重量％以上的Pb。
現(xiàn)在，在電路板等和電子部件等的接合中分別使用Pb-Sn系，Pb為37重量％、Sn為63重量％的軟釬料(固相線溫度183℃、液相線溫度183℃)；Pb-Ag-Sn系，Pb為36重量％、Ag為2重量％、Sn為62重量％的軟釬料(固相線溫度179℃、液相線溫度190℃)。這些軟釬料一般在220-240℃的溫度范圍的軟熔溫度下進行軟釬焊。
再者，安裝在電路板的電子部件等的內(nèi)部接合所使用的軟釬料，如果在上述軟釬焊時熔融，則熔融的軟釬料流出，或者流出的軟釬料變?yōu)榍驙睿?，使高密度精細間距化的電路板上的電路橋接(bridge)。為了避免這個，有必要使用即使在上述的軟熔(リフロ-；reflow)溫度下也不熔融、或者難熔融的(即有耐軟熔性的)軟釬料。所以，一般地即使關(guān)于電子部件等的內(nèi)部接合所使用的軟釬料，也希望使用固相線溫度至少為240℃以上的高溫軟釬料。
如上述那樣，Pb是軟釬料中不可缺少的金屬，含Pb的軟釬料作為在電子機器的接合工藝中經(jīng)過長期的歲月最有效的軟釬料而被使用，并且其可靠性也得到確立。可是，使用這樣的軟釬料的電子機器制品向自然界廢棄等，軟釬料中所含的Pb慢慢溶出，有招致地下水的Pb污染之虞。
所以，代替上述的含Pb的Pb-Sn系共晶軟釬料或共晶附近的軟釬料，針對無Pb焊料(無鉛軟釬料)的開發(fā)的要求提高。作為這樣的無鉛軟釬料，Sn-Ag系、Sn-Zn系、Sn-Bi系的軟釬料是有希望的，但這些軟釬料的液相線溫度比在電路板等和電子部件的連接中現(xiàn)存使用的軟釬料的液相線溫度高10-20℃。
所以，軟釬焊時的一般的軟熔溫度預(yù)想為230-260℃的范圍內(nèi)。為此，有必要使用即使在這樣的軟熔溫度下也不熔融、或者難熔融的(即有耐軟熔性的)高溫?zé)o鉛軟釬料。
而且，在軟釬焊處理后的電子部件主體的端子電極和外部端子的軟釬焊部分的拉伸強度和耐載荷性等的機械強度的方面，要求的是與Pb系軟釬料同等的性能的。
可是，復(fù)合型疊層電容器、和電路組件(模塊)等電子部件，一般進行接合時，大多使用高溫軟釬料，但現(xiàn)狀是，例如固相線為200℃以上的中高溫?zé)o鉛軟釬料的場合，因接合強度等的問題而得不到充分的。
即，以往的電子部件和外部端子的軟釬焊，是外部端子的為釬焊耐熱用而形成的鎳鍍層更外側(cè)(電子部件側(cè))的熔融反應(yīng)所形成的接合，為此，電子部件、外部端子間的接合強度不充分，存在實際使用上的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是根據(jù)上述情況而完成的，本發(fā)明的目的是，提供軟釬焊部分的拉伸強度和耐載荷性等機械強度優(yōu)異、耐軟熔性也優(yōu)異、而且也無環(huán)境污染之憂的帶有外部端子的電子部件及其制造方法。
本發(fā)明的第2目的是，提供端子電極和外部端子之間的拉伸強度、即接合強度大、且軟熔性優(yōu)異、而且不含鉛、在環(huán)境問題上安全的有電子部件的接合結(jié)構(gòu)的帶有外部端子的電子部件。
為了達到上述目的，與本發(fā)明的第1觀點相關(guān)的帶有外部端子的電子部件，其特征在于，是使軟釬料層介于中間來電接合電子部件主體的端子電極和外部端子的帶有外部端子的電子部件，前述軟釬料層用Sn-Sb系高溫?zé)o鉛軟釬料構(gòu)成，在該軟釬料層的Sn和Sb之比，按重量％比計在Sn/Sb＝70/30-90/10的范圍，在前述軟釬料層和端子電極之間形成有前述端子電極的導(dǎo)電成分向軟釬料層擴散而形成的擴散層。
根據(jù)本發(fā)明的第1觀點，軟釬料層的金屬組成是Sn-Sb系，所以不含鉛、不用擔(dān)心環(huán)境污染。另外，軟釬料層的金屬組成按重量％比計為Sn/Sb＝70/30-90/10，并且電子部件主體的端子電極的導(dǎo)電成分向軟釬料層擴散而在軟釬料接合部分形成擴散層，所以能夠提供拉伸強度和耐載荷性等機械強度優(yōu)異的帶有外部端子的電子部件。
理想情況是，前述外部端子采用在前述電子部件主體的長度方向能彈力變形的構(gòu)件構(gòu)成。通過外部端子彈力變形，能夠吸收電子部件主體和安裝在其主體的電路板之間的熱膨脹差導(dǎo)致的變形。
理想情況是，前述軟釬料層采用固相線溫度為240℃以上的Sn-Sb系高溫軟釬料構(gòu)成。
理想情況是，前述端子電極有以Cu為主成分的層，向前述擴散層擴散的成分以Cu為主成分。
理想情況是，前述端子電極有以Cu為主成分的底層電極、在其底層電極的表面形成的Ni鍍層、在其Ni鍍層的表面形成的Sn鍍層，向前述擴散層擴散的Cu從前述Ni鍍層和Sn鍍層通過而擴散。
與本發(fā)明的第2觀點相關(guān)的帶有外部端子的電子部件，其特征在于，是使軟釬料層介于中間來電接合電子部件主體的端子電極和外部端子的帶有外部端子的電子部件，在前述軟釬料層和端子電極之間形成有前述端子電極的導(dǎo)電成分向軟釬料層擴散而形成的厚度5μm以上的擴散層。
與本發(fā)明的第2觀點相關(guān)的帶有外部端子的電子部件，由于在接合端子電極和外部端子的軟釬料層形成了5μm以上厚度的擴散層，所以端子電極和外部端子之間的拉伸強度提高。
理想情況是，前述軟釬料層采用固相線溫度為240℃以上的Sn-Sb系高溫軟釬料構(gòu)成。
理想情況是，前述端子電極有以Cu為主成分的底層電極，向前述軟釬料層擴散的導(dǎo)電成分是Cu。
理想情況是，前述端子電極有以Cu為主成分的底層電極、和在其底層電極的表面形成的Ni鍍層，作為向前述軟釬料層擴散的導(dǎo)電成分的Cu通過Ni鍍層而擴散。
理想情況是，前述軟釬料層采用Sn-Sb系高溫?zé)o鉛軟釬料構(gòu)成，該軟釬料層中的Sn和Sb之比按重量％比計在Sn/Sb＝70/30-90/10的范圍。
理想情況是，前述外部端子采用在前述電子部件主體的長度方向能彈力變形的構(gòu)件構(gòu)成。
與本發(fā)明的第1觀點相關(guān)的帶有外部端子的電子部件的制造方法，其特征在于，有以下工序準備由金屬組成按重量％比計為Sn/Sb＝70/30-90/10、固相線溫度為240℃以上的膏狀釬焊料構(gòu)成的高溫?zé)o鉛軟釬料的工序、使電子部件主體的端子電極和外部端子之間附著前述高溫?zé)o鉛軟釬料的工序、將前述端子電極和外部端子加熱到最高溫度310-340℃的溫度范圍并使軟釬料層介于中間從而接合的工序，在加熱、接合前述端子電極和外部端子時，前述端子電極的導(dǎo)電成分向前述軟釬料層擴散，在前述軟釬料層和端子電極之間形成擴散層。
理想情況是，金屬組成按重量％比計為Sn/Sb＝約80/20。
與本發(fā)明的第2觀點相關(guān)的帶有外部端子的電子部件的制造方法，其特征在于，有以下工序準備由金屬組成按重量％比計為Sn/Sb＝約90/10、固相線溫度為240℃以上的膏狀釬焊料構(gòu)成的高溫?zé)o鉛軟釬料的工序、使電子部件主體的端子電極和外部端子之間附著前述高溫?zé)o鉛軟釬料的工序、將前述端子電極和外部端子加熱到氣氛溫度325-350℃的溫度范圍并使軟釬料層介于中間從而接合的工序，在加熱、接合前述端子電極和外部端子時，前述端子電極的導(dǎo)電成分向前述軟釬料層擴散，在前述軟釬料層和端子電極之間形成擴散層。
根據(jù)涉及本發(fā)明的第1觀點和第2觀點的制造方法，能夠高效率地制造涉及本發(fā)明的第1觀點和第2觀點的帶有外部端子的電子部件。
在本發(fā)明的第1觀點和第2觀點中，理想情況是，前述擴散層的厚度為5μm以上。再者，擴散層的厚度的上限在軟釬料層的厚度以下。具體講，擴散層的厚度優(yōu)選5-20μm，進一步優(yōu)選5-10μm。
附圖的簡單說明以下關(guān)于本發(fā)明的實施形態(tài)，基于附圖詳細說明。在此，
圖1是涉及本發(fā)明實施形態(tài)的帶外部端子部件的主視圖。
圖2是圖1示出的帶有外部端子的電子部件的縱截面圖。
圖3是表示圖2示出的帶有外部端子的電子部件的端子電極和外部金屬連接端子的連接結(jié)構(gòu)的部分放大端面圖。
圖4是表示將圖1所示的電子部件向電路板連接的狀態(tài)的部分截面圖。
圖5是表示拉伸強度試驗的具體例的斜視圖。
圖6是表示載荷試驗的具體例的主視圖。
圖7是表示涉及本發(fā)明的其他實施形態(tài)的帶有外部端子的電子部件的端子電極和外部金屬連接端子的連接結(jié)構(gòu)的部分放大端面圖。
圖8A是示意地表示未產(chǎn)生釬焊擴散層的試料21的結(jié)構(gòu)的主要部分的截面圖。
圖8B-圖8D是示意地表示產(chǎn)生釬焊擴散層的試料22-試料24的結(jié)構(gòu)的主要部分的截面圖。
優(yōu)選的實施形態(tài)第1實施形態(tài)圖1和圖2所示的帶有外部端子的電子部件有例如作為長方體形狀的電子部件主體的陶瓷電容器元件(電子部件主體)1、和一對外部端子2，3。陶瓷電容器元件1在長度L的方向在相對的兩端面具備由Cu構(gòu)成的端子電極11和12。
如圖2所示，陶瓷電容器元件1在陶瓷介質(zhì)基體100的內(nèi)部有多個(例如100層)的內(nèi)部電極101和102。一方的內(nèi)部電極101其一端與端子電極11連接，另一端變?yōu)殚_放端。另一方的內(nèi)部電極102其一端與端子電極12連接，另一端變?yōu)殚_放端。作為端子電極11，12、和內(nèi)部電極101，102以及陶瓷介質(zhì)基體100的構(gòu)成材料，使用眾所周知的材料，采用眾所周知的制造方法來制造。
外部端子2其一端21與端子電極11連接，在中間部有折疊部22，折疊部22的突出端向內(nèi)側(cè)折曲成L狀，成為用于與外部導(dǎo)體連接的端子部23。外部端子3也與外部端子2一樣，一端31與端子電極12連接，在中間部有折疊部32，折疊部32的突出端向內(nèi)側(cè)折曲成反L狀，成為用于與外部導(dǎo)體連接的端子部33。
外部端子2和3，采用電阻低、而且彈性優(yōu)異的材料構(gòu)成。外部端子2和3例如用磷青銅板材構(gòu)成，其板厚并不限定，但代表性的為0.1mm左右。
各外部端子2和3由于分別在中間部有折疊部22和32，所以在電容器元件1的長度方向L能彈力變形，通過外部端子2，3能夠吸收在元件1與所連接的電路板之間的長度方向L的熱伸縮差。
外部端子2和3的各一端21和31，通過各自軟釬料層4，5來與端子電極11，12的端面連接。作為形成軟釬料層4，5的軟釬料，使用由其金屬組成按重量％比計為Sn/Sb＝70/30-90/10、固相線溫度為240℃以上的膏狀釬焊料構(gòu)成的高溫?zé)o鉛軟釬料。
其次，使端子電極11，12、和外部端子2，3的一端21，31分別附著高溫?zé)o鉛軟釬料，加熱到軟熔(reflow)最高溫度310-340℃的溫度范圍，使軟釬料層4，5介于中間將端子電極11和外部端子2的一端21、端子電極12和外部端子3的一端31分別接合。其結(jié)果，能夠制造在陶瓷電容器元件1的端子電極11，12的外側(cè)分別接合了外部端子2，3的帶有外部端子的電子部件。
在此場合，如圖3放大顯示的那樣，形成端子電極11的以Cu為主成分的底層電極11a的導(dǎo)電成分，貫穿形成端子電極11的Ni鍍層13和Sn鍍層14向軟釬料層4擴散。其結(jié)果，在軟釬料接合部分，形成提高端子電極11和外部端子2的一端21的拉伸強度的Cu擴散層11b。該擴散層11b的厚度，例如為5-40μm左右。再者，在另一端子電極12側(cè)的軟釬料層5，雖省略了圖示，但也形成了同樣的Cu擴散層。
圖4是表示將圖1和圖2所示的帶有外部端子的電子部件安裝在電路板70上時的狀態(tài)的部分截面圖。
帶有外部端子的電子部件，例如搭載在電路板70的上面。在電路板70的表面設(shè)置了導(dǎo)電圖形71，72。帶有外部端子的電子部件所具備的外部端子2的端子部23通過軟釬料81而附著在導(dǎo)體圖形71上，外部端子3的端子部33通過軟釬料81而附著在導(dǎo)體圖形72上。
在本實施形態(tài)的帶有外部端子的電子部件中，至少具備一對的外部端子2，3的各自如上述那樣，各一端21，31與陶瓷電容器元件1的端子電極11，12連接。另外，外部端子2，3的各自在中間部有折疊部22，32，在折疊部22，32的突出端側(cè)有作為外部導(dǎo)體的與電路板70的導(dǎo)體圖形71，71連接的端子部23，33。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)的外部端子2，3，通過設(shè)在中間部的折疊部22，32，從各端子部23，33到各一端21，31的長度(高度)通過設(shè)在中間部的折疊部22，32擴大。
另外，端子部23，33在陶瓷電容器元件1的下側(cè)隔間隔而設(shè)置，所以能夠抑制由端子部23，33導(dǎo)致的電路板70側(cè)的占有面積的增大，縮小安裝面積。
在本實施形態(tài)中，作為形成軟釬料層4，5的軟釬料，使用在軟熔溫度230℃以上的范圍不熔融、或者難熔融的(即有耐軟熔性的)高溫?zé)o鉛軟釬料。作為高溫?zé)o鉛軟釬料，具體講，優(yōu)選金屬組成為Sn-Sb系、Sn/Sb按重量％比計在70/30-90/10的范圍、固相線溫度為240℃以上的。
同樣，在外部端子2的端子部23和導(dǎo)電圖形71的軟釬焊中使用的軟釬料81、和在外部端子3的端子部33和導(dǎo)體圖形72的軟釬焊中使用的軟釬料81均使用上述的高溫?zé)o鉛軟釬料。
在此，關(guān)于由使用軟釬料組成不同的高溫?zé)o鉛軟釬料構(gòu)成的7種帶有外部端子的電子部件構(gòu)成的試料(試料1-試料7)，使用了圖5所示的拉伸夾具琴鋼絲51的拉伸強度(n＝10個的平均)的試驗結(jié)果、和關(guān)于采用圖6所示的錘61進行的載荷試驗(240℃、250℃、260℃的高溫槽內(nèi))的判定結(jié)果示于表1。
表1
拉伸強度試驗如圖5所示，象以下那樣地進行。即，將各試料1-7的外部端子2和3的端子部23和33各自向外側(cè)打開，彎曲成鑰匙狀的琴鋼絲51鉤掛在外部端子2和3的孔部分，采用通常的拉伸強度試驗測定拉伸強度。
又，采用錘61進行的載荷試驗如圖6所示，象以下那樣地進行。即，在高溫槽(240℃、250℃、260℃的各溫度)內(nèi)在使安裝在電路板70上的帶有外部端子的電子部件上下反轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，將電路板70使用支柱81水平配置地支撐在基臺80上。其次，在卷繞于陶瓷電容器元件1的外周的線82的下端懸吊錘61(30g)來試驗。
懸吊錘61的結(jié)果，將在10分鐘以內(nèi)端子電極11，12從外部端子2，3脫落的判斷為不良(NG)，將10分鐘以上無任何異常的判斷為良好(OK)。
另外，在試料1-試料7中使用的高溫?zé)o鉛軟釬料，各自Sn/Sb按重量％比計，分別為100/0、95/5、90/10、80/20、70/30、60/40、50/50。
而且，關(guān)于試料3-試料5，使用了固相線溫度為240℃以上的高溫?zé)o鉛軟釬料。
由表1明確，關(guān)于試料3、試料4、試料5，拉伸強度良好(OK)，分別為9.5kgf、8.5kgf、5.0kgf，載荷試驗的結(jié)果，在加熱溫度為240℃、250℃、260℃的范圍良好，綜合判定均是良好(OK)。再者，在綜合判定中，將拉伸強度為3.0kgf以上、載荷試驗的結(jié)果全部OK的判斷為OK，將不是這樣的全部判斷為NG。
關(guān)于試料1和試料2，雖然拉伸強度良好，分別為10.2kgf、9.5kgf，但是載荷試驗的結(jié)果，在加熱溫度為240℃、250℃、260℃的范圍均不良(NG)，或者在加熱處理為250℃、260℃的范圍均不良(NG)，結(jié)果綜合判定為NG。
又，關(guān)于試料6和試料7，雖然載荷試驗的結(jié)果在加熱溫度為240℃、250℃、260℃的范圍均為良好(OK)，但是拉伸強度過小(弱)，分別為1.2kgf、0.6kgf，在機械強度方面不充分，所以判定為NG。
由以上可確認，使用金屬組成為Sn-Sb系、Sn/Sb比按重量％比計為70/30-90/10的范圍、固相線溫度為240℃以上的范圍的形成軟釬料層4，5的高溫?zé)o鉛軟釬料為好。通過使用該高溫?zé)o鉛軟釬料，能夠得到在拉伸強度和耐載荷方面優(yōu)異的端子電極11和外部端子2的連接結(jié)構(gòu)?；蛘吣軌虻玫皆诶鞆姸群湍洼d荷方面優(yōu)異的端子電極12和外部端子3的連接結(jié)構(gòu)。
同樣，可以確認，作為在外部端子2的端子部23和導(dǎo)體圖形71的軟釬焊中分別使用的軟釬料81，使用上述的Sn-Sb系的高溫?zé)o鉛軟釬料為好。又，同樣地能夠確認，作為在外部端子3的端子部33和導(dǎo)體圖形72的軟釬焊中分別使用的軟釬料81，也使用上述的Sn-Sb系的高溫?zé)o鉛軟釬料為好。在此場合下也與上述的場合一樣，能夠得到在拉伸強度和耐載荷方面優(yōu)異的連接結(jié)構(gòu)。
其次，參看表2，關(guān)于在使用了試料4的軟釬料(Sn/Sb＝80/20)的帶有外部端子的電子部件中，端子電極11，12和外部端子2，3的軟熔接合時的最高溫度、擴散層的有無、拉伸試驗的結(jié)果、和在260℃的載荷試驗的結(jié)果進行說明。
表2軟釬料層(Sn/Sb＝80/20)
如表2所示，在使軟熔時的最高溫度為310℃、325℃、340℃的場合，判明在軟釬料層4內(nèi)存在如圖3所示的Cu擴散層11b。在軟熔時的最高溫度為300℃的場合，不存在Cu擴散層11b，并且拉伸強度過小(弱)，為0.8kgf，在260℃下的載荷試驗的結(jié)果為NG?？梢哉J為，當(dāng)軟熔時的最高溫度為300℃時，軟熔溫度低，端子電極11，12的Cu成分不能擴散到軟釬料層4、5內(nèi)。
另外，軟熔時的最高溫度為345℃的場合，不存在Cu擴散層11b，并且拉伸強度過小(弱)，為1.3kgf，載荷試驗的結(jié)果也為NG?？梢哉J為，在軟熔時的最高溫度為345℃的場合，溫度過高，在不會形成Cu擴散層11b的情況下，高溫?zé)o鉛軟釬料的成分擴散到端子電極11，12，使端子電極11，12和外部端子2，3的各自的拉伸強度降低。
由以上看出，通過使用于連接端子電極和外部端子的軟熔時的最高溫度為310-340℃的范圍，在其后的軟熔處理時的耐軟熔特性提高，能夠得到不用擔(dān)心產(chǎn)生軟釬料的熔融等的壞影響的連接結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明不限定于上述的實施形態(tài)，也同樣地適用于在一對外部端子間連接配置2個或3個等、進而多級的陶瓷電容器元件1的結(jié)構(gòu)的帶有外部端子的電子部件。
又，本發(fā)明的帶有外部端子的電子部件主要作為開關(guān)電源用的平滑用電容器使用，這是合適的。
如以上說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供不用擔(dān)心環(huán)境污染、并且拉伸強度和耐載荷性等機械強度優(yōu)異、而且不用擔(dān)心軟釬料的熔融導(dǎo)致的電路的橋接等的高質(zhì)量的帶有外部端子的電子部件。
又，根據(jù)本發(fā)明的帶有外部端子的電子部件的制造方法，能夠容易地制造不用擔(dān)心環(huán)境污染、耐軟熔性優(yōu)異、拉伸強度和耐載荷性等機械強度優(yōu)異的帶有外部端子的電子部件。
第2實施形態(tài)以下，關(guān)于本發(fā)明的其他實施形態(tài)予以說明。本實施形態(tài)的復(fù)合型疊層電容器，與如圖1和圖2所示的第1實施形態(tài)的帶有外部端子的電子部件外觀上相同，只端子電極11，12和外部端子2，3的連接部分不相同，以下在共通的構(gòu)件上標出共通的構(gòu)件的編號，其說明一部分省略。
在本實施形態(tài)中，在形成圖7所示的軟釬料層5的場合，使用例如在軟熔溫度200℃以上的范圍不熔融、或者難熔融的(即有耐軟熔性的)高溫?zé)o鉛軟釬料。作為高溫?zé)o鉛軟釬料，具體講，金屬組成為Sn-Sb系、Sn/Sb按重量％比計例如為90/10、固相線溫度為240℃以上、液相線溫度為268℃的軟釬料是適合的。
同樣，作為在圖4所示的外部端子2的端子部23和導(dǎo)體圖形71的軟釬焊中使用的軟釬料81也能夠使用上述的高溫?zé)o鉛軟釬料。又，作為在圖4所示的外部端子3的端子部33和導(dǎo)體圖形72的軟釬焊中使用的軟釬料81也能夠使用上述的高溫?zé)o鉛軟釬料。
其次，關(guān)于本實施形態(tài)的使用了軟釬料層5的端子電極12和外部端子3的一端31的接合結(jié)構(gòu)(另一端子電極11和外部端子2的一端21的接合結(jié)構(gòu)也同樣)，參照圖7詳細闡述。
如圖7所示，端子電極12由以Cu為主成分的底層電極12a、用于使具有釬焊耐熱性的鎳(Ni)鍍層42、和用于使具有釬焊潤濕性的錫(Sn)鍍層43構(gòu)成。
其次，端子電極12和外部端子3的一端31，通過Sn-Sb系的高溫?zé)o鉛軟釬料的軟釬料層5接合。再者，關(guān)于鍍錫層43，在軟釬焊加熱時，成為向Sn-Sb系的高溫?zé)o鉛軟釬料的軟釬料層5擴散混合的狀態(tài)。
即，具體地表示本實施形態(tài)的接合結(jié)構(gòu)，從圖7的左側(cè)按順序為陶瓷電容器元件1、底層電極12a、鎳鍍層42、錫鍍層43、Sn-Sb系的高溫?zé)o鉛軟釬料5、外部端子3的一端31。
在此，準備以下試料為了端子電極11，12和外部端子2，3之間的各自的接合，使用上述的高溫?zé)o鉛軟釬料，采用軟熔爐進行軟熔處理，從而構(gòu)成的4種復(fù)合型疊層電容器的試料21-試料24。
作為這些試料21-試料24，準備了分別改變了軟熔爐軟熔時的溫度條件(氣氛溫度)和通爐時間條件的試料。關(guān)于各試料21-24，采用公知的EPMA，對底層電極12a周邊的Cu成分的軟釬料擴散層45進行分析。將結(jié)果示于表3和圖8A-圖8D。再者，圖8A表示未產(chǎn)生軟釬料擴散層(軟釬焊擴散層)45的試料21的主要部分截面，圖8B-圖8D表示產(chǎn)生軟釬料擴散層45的試料22-試料24的主要部分截面。
表3軟釬料層(Sn/Sb＝90/10)
試料21的場合，在軟熔時的溫度條件(氣氛溫度)325℃、通爐時間條件5分鐘下，如圖8A所示那樣未形成軟釬料擴散層45。再者，所謂軟熔時的氣氛溫度是與表2中的軟熔時的最高溫度相同的意思。
試料22的場合，證實了在溫度條件325℃、通爐時間條件7分鐘下，如圖8B所示那樣通過鎳鍍層42在軟釬料層5中產(chǎn)生厚度5-10μm的軟釬料擴散層45。試料22的溫度條件與試料21的溫度條件相同。在試料22中，形成擴散層的理由是由于比試料21的通爐時間長的緣故。
試料23的場合，證實了在溫度條件350℃、通爐時間條件5分鐘下，如圖8C所示那樣通過鎳鍍層42在軟釬料層5中產(chǎn)生厚度5-20μm的軟釬料擴散層45。
試料24的場合，證實了在溫度條件350℃、通爐時間條件7分鐘下，如圖8D所示那樣通過鎳鍍層42在軟釬料層5中產(chǎn)生厚度5-40μm的軟釬料擴散層45。
在試料21-試料24中，關(guān)于圖2所示的端子電極11和外部端子2的一端21的接合結(jié)構(gòu)也得到了與上述的場合同樣的結(jié)果。
其次，關(guān)于前述試料21-試料24，說明對拉伸強度試驗的拉伸強度的判定結(jié)果。拉伸強度試驗與上述的第1實施形態(tài)同樣，采用圖5所示的方法進行。
拉伸強度試驗的結(jié)果，試料21的場合，不存在軟釬料擴散層45，拉伸強度為1.1kgf，實際使用上拉伸強度過小，判定結(jié)果為NG。
試料22-試料24的場合，拉伸強度各自為7.5kgf、9.2kgf、9.1kgf，顯示出實際使用上足夠的值。
由以上的實驗證實，使用金屬組成為Sn-Sb系、Sn/Sb按重量％比計為90/10、固相線溫度為240℃以上、液相線溫度為268℃的高溫?zé)o鉛軟釬料作為軟釬料層4，5，并進行象試料22-試料24那樣的軟熔處理為好。其結(jié)果，能夠使底層電極12a中產(chǎn)生厚度5-40μm的軟釬料擴散層45，能夠得到具備拉伸強度優(yōu)異、而且也有耐軟熔性的接合結(jié)構(gòu)的復(fù)合型疊層電容器。又，用于該接合結(jié)構(gòu)的軟釬料由于不含鉛，所以沒有環(huán)境污染之憂。
此外，在本實施形態(tài)中，作為在圖4所示的外部端子2的端子部23和導(dǎo)體圖形71的軟釬焊中使用的軟釬料81，也能夠使用上述的Sn-Sb系的高溫?zé)o鉛軟釬料。而且，作為在外部端子3的端子部33和導(dǎo)體圖形72的軟釬焊中各自使用的軟釬料81，也能夠使用上述的Sn-Sb系的高溫?zé)o鉛軟釬料。在此場合，也與上述的場合同樣，能夠得到拉伸強度優(yōu)異、而且也有耐軟熔性的接合結(jié)構(gòu)。該接合結(jié)構(gòu)由于在接合其以外的部分的軟熔時，難以產(chǎn)生軟釬料的熔融，所以對外部電路也無產(chǎn)生橋接等的等壞影響。
本發(fā)明并不限定于上述的實施形態(tài)，對在一對外部端子間連接配置2個或3個等、進而多級的陶瓷電容器元件1的結(jié)構(gòu)的復(fù)合型電容器也同樣地能夠適用。
另外，本發(fā)明的復(fù)合型疊層電容器，主要適合作為開關(guān)電源用的平滑用電容器使用。而且本發(fā)明也能使用于繞組部件和電阻部件等的電極連接結(jié)構(gòu)。
如以上說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明能夠提供端子電極和外部端子之間的接合部的拉伸強度優(yōu)異、而且耐軟熔性也優(yōu)異的高質(zhì)量的帶有外部端子的電子部件。另外，在其接合部所使用的軟釬料由于不含鉛，所以也無環(huán)境污染之憂。
權(quán)利要求
1.一種帶有外部端子的電子部件，其特征在于，是使軟釬料層介于中間來電接合電子部件主體的端子電極和外部端子的帶有外部端子的電子部件，前述軟釬料層用Sn-Sb系高溫?zé)o鉛軟釬料構(gòu)成，在該軟釬料層的Sn和Sb之比，按重量％比計在Sn/Sb＝70/30-90/10的范圍，在前述軟釬料層和端子電極之間形成了前述端子電極的導(dǎo)電成分向軟釬料層擴散而形成的擴散層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的帶有外部端子的電子部件，其中，前述外部端子采用在前述電子部件主體的長度方向能彈力變形的構(gòu)件構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的帶有外部端子的電子部件，其中，前述軟釬料層采用固相線溫度為240℃以上的Sn-Sb系高溫軟釬料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的帶有外部端子的電子部件，其中，前述端子電極具有以Cu為主成分的層，向前述擴散層擴散的成分以Cu為主成分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的帶有外部端子的電子部件，其中，前述端子電極具有以Cu為主成分的底層電極、在其底層電極的表面形成的Ni鍍層、在其Ni鍍層的表面形成的Sn鍍層，向前述擴散層擴散的Cu從前述Ni鍍層和Sn鍍層通過而擴散。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的帶有外部端子的電子部件，其中，前述擴散層的厚度為5μm以上。
7.一種帶有外部端子的電子部件，其特征在于，是使軟釬料層介于中間來電接合電子部件主體的端子電極和外部端子的帶有外部端子的電子部件，在前述軟釬料層和端子電極之間形成了前述端子電極的導(dǎo)電成分向軟釬料層擴散而形成的厚度5μm以上的擴散層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所記載的帶有外部端子的電子部件，其中，前述軟釬料層采用固相線溫度為240℃以上的Sn-Sb系高溫軟釬料構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所記載的帶有外部端子的電子部件，其中，前述端子電極有以Cu為主成分的底層電極，向前述軟釬料層擴散的導(dǎo)電成分是Cu。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所記載的帶有外部端子的電子部件，其中，前述端子電極有以Cu為主成分的底層電極、在其底層電極的表面形成的Ni鍍層，作為向前述軟釬料層擴散的導(dǎo)電成分的Cu通過Ni鍍層而擴散。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所記載的帶有外部端子的電子部件，其中，前述軟釬料層采用Sn-Sb系高溫?zé)o鉛軟釬料構(gòu)成，該軟釬料層中的Sn和Sb之比按重量％比計在Sn/Sb＝70/30-90/10的范圍。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所記載的帶有外部端子的電子部件，其中，前述外部端子采用在前述電子部件主體的長度方向能彈力變形的構(gòu)件構(gòu)成。
13.一種帶有外部端子的電子部件的制造方法，其特征在于，具有以下工序準備由金屬組成按重量％比計為Sn/Sb＝70/30-90/10、固相線溫度為240℃以上的膏狀釬焊料構(gòu)成的高溫?zé)o鉛軟釬料的工序、使電子部件主體的端子電極和外部端子之間附著前述高溫?zé)o鉛軟釬料的工序、將前述端子電極和外部端子加熱到最高溫度310-340℃的溫度范圍并使軟釬料層介于中間來接合的工序，在加熱、接合前述端子電極和外部端子時，前述端子電極的導(dǎo)電成分向前述軟釬料層擴散，在前述軟釬料層和端子電極之間形成擴散層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所記載的帶有外部端子的電子部件的制造方法，其中，前述擴散層的厚度為5μm以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所記載的帶有外部端子的電子部件的制造方法，其中，金屬組成按重量％比計為Sn/Sb＝約80/20。
16.一種帶有外部端子的電子部件的制造方法，其特征在于，具有以下工序準備由金屬組成按重量％比計為Sn/Sb＝約90/10、固相線溫度為240℃以上的膏狀釬焊料構(gòu)成的高溫?zé)o鉛軟釬料的工序、使電子部件主體的端子電極和外部端子之間附著前述高溫?zé)o鉛軟釬料的工序、將前述端子電極和外部端子加熱到氣氛溫度325-350℃的溫度范圍并使軟釬料層介于中間來接合的工序，在加熱、接合前述端子電極和外部端子時，前述端子電極的導(dǎo)電成分向前述軟釬料層擴散，在前述軟釬料層和端子電極之間形成擴散層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所記載的帶有外部端子的電子部件的制造方法，其中，前述擴散層的厚度為5μm以上。
全文摘要
一種帶外部端子的疊層陶瓷電容器，其通過軟釬料層來電接合電子部件主體的端子電極和外部端子。軟釬料層采用Sn－Sb系高溫?zé)o鉛軟釬料構(gòu)成，在該軟釬料層的Sn和Sb之比，按重量％比計在Sn/Sb＝70/30－90/10的范圍，在軟釬料層和端子電極之間形成了端子電極的導(dǎo)電成分向軟釬料層擴散而形成的擴散層。
文檔編號H05K3/34GK1450574SQ03110350
公開日2003年10月22日 申請日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者吉井彰敏, 菊地和彥, 神谷貴志, 菊地博美 申請人:Tdk株式會社