JP2005327929A - Method for manufacturing semiconductor ceramic electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バリスタやサーミスタなどの半導体セラミックスを用いた半導体セラミック電子部品の製造方法に関し、より詳細には、内部電極がセラミック焼結体端面に引き出されて、該端面において、外部電極と電気的に接続されている構造を有する半導体セラミック電子部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor ceramic electronic component using semiconductor ceramics such as a varistor or a thermistor. More specifically, an internal electrode is drawn out to an end surface of a ceramic sintered body, and the external electrode is electrically connected to the end surface. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor ceramic electronic component having a structure connected to the.
従来、半導体セラミックスを用いたセラミック電子部品としてバリスタやサーミスタなどが知られている。バリスタは、例えば、静電気の放電やサージ電流から回路を保護するための素子として広く用いられている。 Conventionally, varistors, thermistors, and the like are known as ceramic electronic parts using semiconductor ceramics. A varistor is widely used as an element for protecting a circuit from electrostatic discharge or surge current, for example.
電子部品の小型化に伴って、バリスタにおいても、半導体セラミックスを用いた積層型のセラミックバリスタが広く用いられている。積層型バリスタは半導体セラミックスと内部電極とが交互に積層されたセラミック焼結体と、セラミック焼結体の両端面に形成された外部電極とを有する。 With the miniaturization of electronic components, multilayer ceramic varistors using semiconductor ceramics are also widely used in varistors. The multilayer varistor includes a ceramic sintered body in which semiconductor ceramics and internal electrodes are alternately stacked, and external electrodes formed on both end faces of the ceramic sintered body.
外部電極は、通常、導電ペーストを焼き付けることにより形成されている。外部電極表面には、Niめっき膜及びSnめっき膜が湿式電解めっき法により形成されていることが多い。Snめっき膜により半田付け性を高め、高密度実装を果たすとともに、Niめっき膜により下地の内部電極の半田喰われを防止することが可能とされている。 The external electrode is usually formed by baking a conductive paste. In many cases, a Ni plating film and a Sn plating film are formed on the surface of the external electrode by a wet electrolytic plating method. The Sn plating film improves solderability and achieves high-density mounting, and the Ni plating film can prevent the underlying internal electrode from being eroded by solder.
ところで、積層型バリスタでは、セラミック層は半導体セラミックスを用いて構成されている。従って、上記めっき膜を電解めっきにより形成した場合、めっき時の電界がセラミック焼結体表面において部分的に集中し、セラミック焼結体表面に電流が流れ、NiやSnが析出するという問題があった。そのため、析出したNiやSnが成長し、外部電極表面以外のセラミック焼結体部分においてめっき膜が析出しがちであった。 By the way, in the multilayer varistor, the ceramic layer is made of semiconductor ceramics. Therefore, when the plating film is formed by electrolytic plating, the electric field during plating is partially concentrated on the surface of the ceramic sintered body, current flows on the surface of the ceramic sintered body, and Ni and Sn are deposited. It was. For this reason, the deposited Ni or Sn tends to grow, and the plating film tends to precipitate in the ceramic sintered body portion other than the surface of the external electrode.
外部電極が形成されている領域以外のセラミック焼結体表面にめっき膜が形成されると、積層型バリスタにおいて、短絡の問題が生じる。 When a plated film is formed on the surface of the ceramic sintered body other than the region where the external electrode is formed, a short circuit problem occurs in the multilayer varistor.
そこで、下記の特許文献1には、上記のような問題を解決するために、セラミック焼結体の表面の凹凸を低減する方法が開示されている。すなわち、積層型バリスタの製造に際しては、セラミック焼結体を得た後にバレル研磨を行い、内部電極をセラミック焼結体端面に確実に露出させるとともに、セラミック焼結体のコーナ部分等の面取りが行われている。特許文献1に記載の方法では、このバレル研磨に際し、0.2〜0.3mm径のセラミックボールまたはガラスボールと、0.1〜1.0μm径のアルミナ化合物もしくは炭化ケイ素化合物と、水などの溶剤とを用い、セラミック焼結体を30〜120分間バレル研磨することにより、セラミック焼結体の表面粗さRa値を0.01〜0.04μmとする方法が開示されている。
Therefore,
ここでは、上記のようにしてセラミック焼結体表面の凹凸を少なくし、それによって前述した電界集中によるめっき膜の成長を抑制することが可能とされている。
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、セラミック焼結体表面の表面粗さRa値を0.01〜0.04μmと小さくして凹凸を少なくしているが、このように凹凸を少なくしたとしても、バレル研磨に際して用いられたアルミナ化合物もしくは炭化ケイ素化合物などからなる絶縁物粉末がセラミック焼結体表面に付着し、残存するという問題があった。そのため、めっきに際して、付着した絶縁物周囲に電界集中が生じ、半導体セラミックスが低抵抗化し、やはり絶縁物を核としてめっき膜が成長してしまうことがあった。すなわち、特許文献1に記載の方法では、必ずしも、電解めっきによりめっき膜を形成した場合のセラミック焼結体の表面へのめっき膜の析出を確実に防止することはできなかった。
However, in the method described in
また、セラミック焼結体の外表面を均一な表面粗さとすることは、実際にはバレル研磨の性質上難しく、部分的に凹凸が大きい部分が存在し、絶縁物粉末の有無に係わらず、やはりめっき膜が成長する部分が存在していた。 In addition, it is actually difficult to make the outer surface of the ceramic sintered body have a uniform surface roughness due to the nature of barrel polishing, and there are portions with large irregularities, regardless of the presence or absence of insulating powder. There was a portion where the plating film grew.
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、半導体セラミックスを用いたセラミック電子部品の製造に際し、外部電極表面に電解めっき法によりめっき膜を形成した場合に、外部電極以外のセラミック焼結体表面部分における所望でないめっき膜の成長が生じ難い、セラミック電子部品の製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and in the production of ceramic electronic parts using semiconductor ceramics, when a plating film is formed on the surface of the external electrode by the electrolytic plating method, An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic electronic component in which undesired plating film growth is unlikely to occur on the surface portion of the bonded body.
本願の第1の発明は、半導体セラミックスよりなるセラミック焼結体と、セラミック焼結体の端面に形成された外部電極と、前記外部電極表面に電解めっき法により形成されためっき膜とを備える半導体セラミック電子部品の製造方法であって、未焼成の半導体セラミックスよりなるグリーンチップを用意する工程と、前記グリーンチップを焼成し、セラミック焼結体を得る工程と、前記セラミック焼結体を玉石及び研磨粉を用いてバレル研磨するバレル研磨工程と、前記バレル研磨工程後に、セラミック焼結体表面に付着した研磨粉を除去する研磨粉除去工程と、前記セラミック焼結体の端面に導電ペーストの塗布・焼き付けにより外部電極を形成する工程と、前記外部電極形成後に、電解めっき法により外部電極表面にめっき膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。 1st invention of this application is a semiconductor provided with the ceramic sintered compact which consists of semiconductor ceramics, the external electrode formed in the end surface of a ceramic sintered compact, and the plating film formed in the said external electrode surface by the electroplating method A method of manufacturing a ceramic electronic component, comprising: preparing a green chip made of unsintered semiconductor ceramics; firing the green chip to obtain a ceramic sintered body; and crushing and polishing the ceramic sintered body A barrel polishing step for barrel polishing using powder, a polishing powder removal step for removing polishing powder adhering to the surface of the ceramic sintered body after the barrel polishing step, and applying a conductive paste to the end face of the ceramic sintered body A step of forming an external electrode by baking, and after forming the external electrode, a plating film is formed on the surface of the external electrode by electrolytic plating. Characterized in that it comprises a step.
第2の発明は、半導体セラミックスよりなるセラミック焼結体と、セラミック焼結体内に配置されており、該セラミック焼結体の端面に引き出された内部電極と、前記内部電極に電気的に接続されるようにセラミック焼結体の端面に形成された外部電極と、前記外部電極表面に電解めっき法により形成されためっき膜とを備える半導体セラミック電子部品の製造方法であって、未焼成の半導体セラミックスよりなり、端面に引き出された少なくとも1つの内部電極を有するグリーンチップを用意する工程と、前記グリーンチップを焼成し、セラミック焼結体を得る工程と、前記セラミック焼結体を玉石及び研磨粉を用いてバレル研磨するバレル研磨工程と、前記バレル研磨工程後に、セラミック焼結体表面に付着した研磨粉を除去する研磨粉除去工程と、前記セラミック焼結体の端面に導電ペーストの塗布・焼き付けにより外部電極を形成する工程と、前記外部電極形成後に、電解めっき法により外部電極表面にめっき膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。 The second invention is a ceramic sintered body made of semiconductor ceramics, disposed in the ceramic sintered body, and an internal electrode drawn out on an end face of the ceramic sintered body and electrically connected to the internal electrode. A method for manufacturing a semiconductor ceramic electronic component comprising an external electrode formed on an end face of a ceramic sintered body and a plating film formed on the surface of the external electrode by an electrolytic plating method. A step of preparing a green chip having at least one internal electrode drawn out to an end face, a step of firing the green chip to obtain a ceramic sintered body, and crushing the ceramic sintered body with cobblestone and polishing powder. A barrel polishing process using barrel polishing, and a polishing powder for removing polishing powder adhering to the surface of the ceramic sintered body after the barrel polishing process And a step of forming an external electrode by applying and baking a conductive paste on an end face of the ceramic sintered body, and a step of forming a plating film on the surface of the external electrode by electrolytic plating after the formation of the external electrode. It is characterized by that.
本発明(第1,第2の発明)の半導体セラミック電子部品の製造方法のある特定の局面では、前記バレル研磨工程において用いられる研磨粉の比表面積は0.5〜10m2/gである。 On the specific situation with the manufacturing method of the semiconductor ceramic electronic component of this invention (1st, 2nd invention), the specific surface area of the abrasive powder used in the said barrel grinding | polishing process is 0.5-10 m < 2 > / g.
本発明に係る半導体セラミック電子部品の製造方法の別の特定の局面では、前記研磨粉除去工程において、前記セラミック焼結体の外形を規定している辺の内、最も短い辺よりも小さな直径を有する球状ビーズと、溶媒とを含む研磨材料により研磨して浄化することにより研磨粉が除去される。 In another specific aspect of the method for producing a semiconductor ceramic electronic component according to the present invention, in the polishing powder removing step, a diameter smaller than the shortest side among the sides defining the outer shape of the ceramic sintered body is set. Abrasive powder is removed by polishing and purifying with a polishing material containing spherical beads and a solvent.
本発明に係る半導体セラミック電子部品の製造方法のさらに別の特定の局面では、前記研磨粉除去工程において超音波洗浄が行われる。 In still another specific aspect of the method for manufacturing a semiconductor ceramic electronic component according to the present invention, ultrasonic cleaning is performed in the polishing powder removing step.
第1,第2の発明に係る半導体セラミック電子部品の製造方法では、セラミック焼結体を玉石及び研磨粉を用いてバレル研磨した後に、セラミック焼結体表面に付着した研磨粉が研磨粉除去工程により除去される。従って、セラミック焼結体の端面に導電ペーストの塗布・焼き付けにより外部電極を形成した後に、電解めっき法により外部電極表面にめっき膜を形成した場合、セラミック焼結体表面における研磨粉残渣がほとんど存在しないため、外部電極表面以外のセラミック焼結体表面におけるめっき膜の成長が生じ難い。 In the method for manufacturing a semiconductor ceramic electronic component according to the first and second inventions, after the ceramic sintered body is barrel-polished using boulders and abrasive powder, the abrasive powder adhering to the surface of the ceramic sintered body is removed by the abrasive powder. Is removed. Therefore, when an external electrode is formed on the end face of the ceramic sintered body by applying and baking an electrically conductive paste and then a plating film is formed on the surface of the external electrode by electrolytic plating, there is almost no abrasive powder residue on the surface of the ceramic sintered body. Therefore, it is difficult for the plating film to grow on the surface of the ceramic sintered body other than the surface of the external electrode.
従って、第1,第2の発明によれば、セラミック焼結体外表面において、所望でないめっき膜の成長を確実に抑制することができ、それによって、短絡や他の電子部品との所望でない導通が生じ難い、信頼性に優れた半導体セラミック電子部品を提供することが可能となる。特に、第2の発明によれば、このような信頼性に優れた、内部電極を有する形式の半導体セラミック電子部品を提供することができる。 Therefore, according to the first and second inventions, undesired plating film growth can be reliably suppressed on the outer surface of the ceramic sintered body, whereby short circuit and undesired conduction with other electronic components can be prevented. It is possible to provide a semiconductor ceramic electronic component that is unlikely to occur and excellent in reliability. In particular, according to the second invention, it is possible to provide a semiconductor ceramic electronic component of the type having an internal electrode that is excellent in such reliability.
本発明に係る製造方法において、上記バレル研磨工程において用いられる研磨粉の比表面積が0.5〜10m2/gの範囲にある場合には、バレル研磨によりセラミック焼結体端面において内部電極をより確実に露出させるように研磨を行うことができ、かつ外部電極表面にめっき膜を確実に付着させることができる。 In the manufacturing method according to the present invention, when the specific surface area of the polishing powder used in the barrel polishing step is in the range of 0.5 to 10 m 2 / g, the internal electrode is further formed on the end surface of the ceramic sintered body by barrel polishing. Polishing can be performed so as to be surely exposed, and a plating film can be reliably attached to the surface of the external electrode.
上記研磨粉除去工程において、セラミック焼結体の外形を規定している内、最も短い辺よりも小さい直径を有する球状ビーズと、溶媒とを含む研磨材料を用いて研磨して浄化した場合には、より一層確実に研磨粉残渣を除去することができ、それによって所望でないセラミック焼結体表面におけるめっき膜の成長をより確実に防止することができる。 In the above polishing powder removal step, when the outer shape of the ceramic sintered body is defined, when polishing is performed using a polishing material containing a spherical bead having a diameter smaller than the shortest side and a solvent, and purified, Thus, the polishing powder residue can be removed more reliably, thereby preventing the growth of the plating film on the surface of the ceramic sintered body more desirably.
本発明に係る製造方法において、上記研磨粉除去工程において、超音波洗浄が行われる場合には、セラミック焼結体と溶媒である水とを超音波洗浄器に入れ、超音波を印加して水を振動させることにより、研磨粉残渣をより一層確実に洗浄除去することができる。 In the manufacturing method according to the present invention, when ultrasonic cleaning is performed in the polishing powder removing step, the ceramic sintered body and water as a solvent are placed in an ultrasonic cleaner, and ultrasonic waves are applied to the water. By virtue of vibrating, the polishing powder residue can be washed and removed more reliably.
好ましくは、上記球状ビーズと溶媒とを含む研磨材料により研磨を行うことに加えて、上記超音波洗浄が併用され、その場合には、より一層確実に研磨粉残渣を除去することができる。 Preferably, in addition to polishing with a polishing material containing the spherical beads and a solvent, the ultrasonic cleaning is used in combination, and in that case, the polishing powder residue can be more reliably removed.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る半導体セラミック電子部品の製造方法の各工程を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing each step of a method for manufacturing a semiconductor ceramic electronic component according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態では、まず、グリーンチップが作製される。グリーンチップとしては、未焼成の半導体セラミックスからなり、端面に引き出された少なくとも1つの内部電極を有する適宜のグリーンチップが用意される。 As shown in FIG. 1, in this embodiment, first, a green chip is manufactured. As the green chip, an appropriate green chip made of unsintered semiconductor ceramics and having at least one internal electrode drawn out to the end face is prepared.
上記のようなグリーンチップの製造方法は特に限定されず、従来より周知の半導体セラミック電子部品の製造工程において用いられている方法を採用することができる。本実施形態では、積層型の半導体セラミック電子部品を製造する場合には、複数枚のマザーの半導体セラミックグリーンシートを用意する。そして、半導体セラミックグリーンシート上に、内部電極パターンをスクリーン印刷等により形成する。内部電極パターンが印刷されたマザーの半導体セラミックグリーンシートを複数層積層し、必要に応じて内部電極パターンが形成されていない無地のマザーの半導体セラミックグリーンシートを積層し、マザーの積層体を得る。このマザーの積層体を個々の半導体セラミックグリーンシート単位のグリーンチップに切断する。このようにして、グリーンチップを用意することかできる。 The method for manufacturing the green chip as described above is not particularly limited, and a method conventionally used in the manufacturing process of semiconductor ceramic electronic components can be employed. In this embodiment, when manufacturing a laminated semiconductor ceramic electronic component, a plurality of mother semiconductor ceramic green sheets are prepared. Then, an internal electrode pattern is formed on the semiconductor ceramic green sheet by screen printing or the like. A plurality of mother semiconductor ceramic green sheets on which the internal electrode patterns are printed are laminated, and if necessary, a plain mother semiconductor ceramic green sheet on which no internal electrode patterns are formed is laminated to obtain a mother laminate. The mother laminate is cut into green chips in units of individual semiconductor ceramic green sheets. In this way, a green chip can be prepared.
本実施形態では、マザーの半導体セラミックグリーンシートを用い、マザーの積層体を得た後に、個々の半導体セラミック電子部品単位のグリーンチップを得ていたが、本発明においては、マザーの半導体セラミックグリーンシートを用いる必要は必ずしもない。すなわち、1つの半導体セラミック電子部品を得るための複数枚の半導体セラミックグリーンシートを、間に少なくとも1つの内部電極を介在させて積層し、グリーンチップを得てもよい。 In this embodiment, a mother semiconductor ceramic green sheet is used to obtain a green chip for each semiconductor ceramic electronic component unit after obtaining a mother laminate. In the present invention, the mother semiconductor ceramic green sheet is used. It is not always necessary to use. That is, a plurality of semiconductor ceramic green sheets for obtaining one semiconductor ceramic electronic component may be laminated with at least one internal electrode interposed therebetween to obtain a green chip.
次に、図1に示すように、上記グリーンチップを焼成し、セラミック焼結体を得る。このグリーンチップを焼成し、セラミック焼結体を得る工程についても、従来の半導体セラミック電子部品の製造方法において用いられている適宜の焼成条件に応じて焼成を行えばよい。 Next, as shown in FIG. 1, the green chip is fired to obtain a ceramic sintered body. Also in the step of firing the green chip to obtain a ceramic sintered body, firing may be performed according to appropriate firing conditions used in the conventional method for manufacturing a semiconductor ceramic electronic component.
上記のようにしてセラミック焼結体が得られる。図2は、本実施形態で得られる積層型のバリスタに用いられるセラミック焼結体を示す模式的正面断面図である。ここでは、半導体セラミックスよりなるセラミック焼結体1は、直方体状の形状を有する。セラミック焼結体1は、対向し合う第1,第2の端面1a,1bを有する。セラミック焼結体1内には、第1の内部電極2a,2bと、第2の内部電極3a,3bとが交互に配置されている。第1の内部電極2a,2bと、第2の内部電極3a,3bとは、厚み方向において半導体セラミック層を介して重なり合うように配置されている。
A ceramic sintered body is obtained as described above. FIG. 2 is a schematic front sectional view showing a ceramic sintered body used in the multilayer varistor obtained in the present embodiment. Here, the ceramic
また、第1の内部電極2a,2bは第1の端面1aに引き出されており、第2の内部電極3a,3bは第2の端面1bに引き出されている。
The first
本実施形態では、内部電極2a,2b,3a,3bは、マザーの半導体セラミックグリーンシート上に白金を主体とする導電ペーストをスクリーン印刷され、上記セラミック焼結体1を得るための焼成工程において焼き付けられて形成されている。
In the present embodiment, the
次に、本実施形態の製造方法では、上記セラミック焼結体1をバレル研磨する。バレル研磨は、例えば、筒状バレル内に、多数のセラミック焼結体1と、研磨メディアである玉石と、研磨粉と、研磨用の液体とを投入し、バレルをその軸個方向周りに回転することにより行う。上記玉石としては、例えば、セラミックビーズ、ガラスビーズなどからなる球状体を用いるができる。なお、上記玉石の直径については、投入されるセラミック焼結体1の寸法に応じて適宜選ばれる。
Next, in the manufacturing method of the present embodiment, the ceramic
上記研磨粉としては、例えば、アルミナ、炭化ケイ素などのセラミック粉末が挙げられ、この研磨粉の平均粒径についても、投入されるセラミック焼結体1の寸法やセラミック焼結体を構成している半導体セラミックス材料の種類に応じて適宜選ばれる。
Examples of the abrasive powder include ceramic powders such as alumina and silicon carbide. The average particle size of the abrasive powder also constitutes the dimensions of the ceramic
もっとも、本発明においては、好ましくは、上記バレル研磨において用いられる研磨粉の比表面積は0.5〜10m2/gとされる。10m2/gを超えると、特に内部電極を有する場合、バレル研磨に際して、第1,第2の端面1a,1bを十分に研磨できず、内部電極2a,2b,3a,3bを端面1a,1bに露出させ難いことがあり、0.5m2/g未満であると、セラミック焼結体1の表面が粗くなってしまったり、研磨粉の粒径が大きいので、後に行われる研磨粉除去工程においてセラミック焼結体表面から除去することが困難となることがある。
However, in the present invention, the specific surface area of the polishing powder used in the barrel polishing is preferably 0.5 to 10 m 2 / g. When it exceeds 10 m 2 / g, particularly when an internal electrode is provided, the first and second end faces 1a and 1b cannot be sufficiently polished during barrel polishing, and the
上記玉石及び研磨粉とともに投入される液体としては、例えば水などの適宜の液体が用いられる。 An appropriate liquid such as water is used as the liquid charged together with the cobblestone and the abrasive powder.
上記バレル研磨は、投入されるセラミック焼結体1の寸法及び構成によっても異なるが、通常30〜180分程度、筒状バレルを150〜360回転/分程度の速度で回転させることにより行われる。
The barrel polishing is usually performed by rotating the cylindrical barrel at a speed of about 150 to 360 rotations / minute for about 30 to 180 minutes, although it varies depending on the size and configuration of the ceramic
上記バレル研磨により、セラミック焼結体1が研磨され、セラミック焼結体1の第1,第2の端面1a,1bに、内部電極2a,2b,3a,3bが確実に露出することとなる。加えて、上記バレル研磨により、セラミック焼結体1の角部が丸められるように面取りが行われる。
By the barrel polishing, the ceramic
次に、上記バレル研磨後に、研磨粉除去工程が行われる。本実施形態では、研磨粉除去工程は、研磨後に、容器にセラミック焼結体1と、球状ビーズと溶媒とを含む研磨材料を投入し、容器を回動もしくは振動させたり、容器に振動を与えることによりセラミック焼結体表面を浄化することにより行われる。
Next, after the barrel polishing, a polishing powder removing step is performed. In the present embodiment, in the polishing powder removing step, after polishing, an abrasive material containing the ceramic
上記研磨粉除去工程において行われる、浄化工程では、好ましくは、上記球状ビーズとしては、セラミック焼結体1の外形を規定している辺の内最も短い辺よりも小さい直径を有する球状ビーズが用いられる。このような球状ビーズを構成する材料は特に限定されず、例えば、PSZ、ガラスビーズなどが挙げられる。セラミック焼結体の外形を規定している辺の内最も短い辺よりも小さい直径を有する球状ビーズを用いることにより、セラミック焼結体表面に付着した研磨粉を確実に除去することができる。球状ビーズの直径が、セラミック焼結体1の外形を規定している辺の内、最も短い辺よりも大きい場合には、セラミック焼結体との接触効率が低下し、研磨粉を確実に除去することができないことがある。
In the purification step performed in the polishing powder removing step, preferably, as the spherical beads, spherical beads having a diameter smaller than the shortest side among the sides defining the outer shape of the ceramic
なお、上記球状ビーズとともに用いられる溶媒については、特に限定されず、例えば水等の液体が用いられる。 In addition, it does not specifically limit about the solvent used with the said spherical bead, For example, liquids, such as water, are used.
上記研磨粉除去工程における浄化は、容器を回動、振動したり、振動を与えたりすることにより行うが、この浄化時間は、投入されるセラミック焼結体1の状態によっても異なるため、一義的には定め得ないが、通常10〜60分程度とされ、バレルの回転速度は150〜360回転/分程度とすればよい。
Purification in the polishing powder removing step is performed by rotating, vibrating, or applying vibration to the container. However, the purification time varies depending on the state of the ceramic
本実施形態では、上記浄化により研磨粉が除去されるが、さらに超音波洗浄を引き続き行ってもよく、セラミック焼結体1の表面に付着している研磨粉をより一層確実に除去することができる。この超音波洗浄に際しては、多数のセラミック焼結体1が投入され得る洗浄槽を有する限り、公知の超音波洗浄装置を用いて行うことができる。超音波洗浄の時間は、30〜180分程度すればよい。最も、超音波洗浄を行う時間は、投入されるセラミック焼結体1の寸法や量によって異なるため、セラミック焼結体1の寸法、量及び半導体セラミックスの材質等に応じて適宜洗浄時間を設定すればよい。
In the present embodiment, the polishing powder is removed by the purification. However, ultrasonic cleaning may be continued, and the polishing powder adhering to the surface of the ceramic
なお、本実施形態では、研磨粉除去工程において、上記浄化工程と、超音波洗浄工程が行われたが、上記浄化と超音波洗浄とを同時に行ってもよい。すなわち、上記浄化工程において超音波を加え、超音波洗浄と研磨材料を用いた浄化とを同時に行ってもよい。 In this embodiment, in the polishing powder removing step, the purification step and the ultrasonic cleaning step are performed. However, the purification and ultrasonic cleaning may be performed at the same time. That is, ultrasonic cleaning may be applied in the purification step, and ultrasonic cleaning and purification using an abrasive material may be performed simultaneously.
さらに、本発明においては、研磨粉を除去する工程は、上記研磨材料による浄化工程のみであってもよく、上記超音波洗浄工程だけであってもよい。さらに、上記研磨材料による浄化工程や超音波洗浄工程以外の方法により、研磨粉を除去してもよい。 Furthermore, in the present invention, the step of removing the polishing powder may be only the purification step using the polishing material, or may be only the ultrasonic cleaning step. Furthermore, you may remove polishing powder by methods other than the purification | cleaning process by the said abrasive material, and an ultrasonic cleaning process.
本実施形態では、上記研磨粉除去工程に続き、セラミック焼結体1の端面1a,1bに、導電ペーストを塗布し、焼き付けることにより、図3に示されている第1,第2の外部電極4,5を形成する。本実施形態では、上記導電ペーストとして、Agペーストが用いられる。
In the present embodiment, following the above-described polishing powder removing step, the first and second external electrodes shown in FIG. 3 are applied by applying and baking a conductive paste on the end faces 1a and 1b of the ceramic
次に、上記外部電極4,5の外表面に、湿式法によりNiめっき膜6,7及びSnめっき膜8,9を順次形成する。外部電極4,5及びNiめっき膜6,7及びSnめっき膜8,9の形成は、周知の電解めっき法に従って行い得る。
Next,
本実施形態では、バレル研磨後に、研磨粉がセラミック焼結体1の表面に付着したとしても、上記研磨粉除去工程により付着している研磨粉残渣が除去される。従って、外部電極4,5を形成した後に、Niめっき膜6,7及びSnめっき膜8,9を電解めっき法により形成したとしても、セラミック焼結体1の外表面に研磨粉がほとんど付着していないため、所望でないめっき膜の成長を確実に防止することができ、信頼性に優れた半導体セラミック電子部品としての積層型のバリスタ10を提供することができる。
In this embodiment, even if the polishing powder adheres to the surface of the ceramic
なお、本実施形態では、図3に示した積層型の半導体セラミック電子部品としての積層型バリスタ10を得たが、本発明は、積層型の半導体セラミック電子部品の製造方法に限定されるものではない。
In the present embodiment, the
すなわち、図4に示すサーミスタ21の製造にも本発明を適用することができる。サーミスタ21は、半導体セラミックスとしてのセラミック焼結体22を有する。セラミック焼結体22は、正または負の抵抗温度特性を有する半導体セラミックスを用いて構成されている。セラミック焼結体22の対向し合う第1,第2の端面22a,22bから中央に向かって、第1,第2の内部電極23,24が延ばされている。第1,第2の内部電極23,24は、同じ高さ位置に形成されており、互いの内側端が所定のギャップを隔てて対向されている。第1,第2の端面22a,22bを覆うように外部電極25,26が形成されている。外部電極25,26を覆うように、第1,第2のめっき膜27,28及び29,30が電解めっき法により形成されている。
That is, the present invention can be applied to the manufacture of the
サーミスタ21のように、本発明が適用される半導体セラミック電子部品では、第1,第2の内部電極が半導体セラミック層を介して厚み方向に重なり合わなくともよい。
Like the
さらに、図3及び図4に示した半導体セラミック電子部品としての積層型のバリスタ10やサーミスタ21では、第1,第2の内部電極がそれぞれ第1,第2の端面に引き出されていたが、本発明が適用される半導体電子部品は、第1,第2の内部電極が形成されていなくてもよい。また、第1の内部電極または第2の内部電極の少なくとも一方のみが形成されていてもよい。すなわち、少なくとも1つの内部電極がいずれかの端面に引き出された構造を有する電子部品であってもよい。
Further, in the
また、上記半導体セラミック電子部品を構成する半導体セラミックスとしても、上記バリスタ特性を有する半導体セラミックスやサーミスタ特性を有する半導体セラミックスに限らず、様々な半導体セラミックスを用いることができる。 The semiconductor ceramic constituting the semiconductor ceramic electronic component is not limited to the semiconductor ceramic having the varistor characteristics and the semiconductor ceramic having thermistor characteristics, and various semiconductor ceramics can be used.
そして、外部電極表面に形成されるめっき膜についても、電解めっき法により形成される限り、該めっき膜を構成する材料及びめっき膜の積層数についても特に限定されるものではない。 Also, the plating film formed on the surface of the external electrode is not particularly limited with respect to the material constituting the plating film and the number of laminated plating films as long as it is formed by an electrolytic plating method.
次に、具体的な実験例につき説明する。 Next, specific experimental examples will be described.
(実験例1)
ZnOを主成分とし、Pr6O11及びCoCO3を副成分として含む組成物を用いて得られたセラミック粒子を含むスラリーを用い、マザーの半導体セラミックグリーンシートを成形した。
(Experimental example 1)
A mother semiconductor ceramic green sheet was formed using a slurry containing ceramic particles obtained by using a composition containing ZnO as a main component and Pr 6 O 11 and CoCO 3 as subcomponents.
得られた半導体セラミックグリーンシート上に、Ptペーストをスクリーン印刷して、内部電極パターンを形成した。上記内部電極パターンが印刷された複数枚のマザーの半導体セラミックグリーンシートを積層し、上下に無地の半導体セラミックグリーンシートを積層し、厚み方向に加圧し、マザーの積層体を得た。 On the obtained semiconductor ceramic green sheet, Pt paste was screen-printed to form an internal electrode pattern. A plurality of mother semiconductor ceramic green sheets on which the internal electrode patterns were printed were laminated, and a plain semiconductor ceramic green sheet was laminated on the top and bottom, and pressed in the thickness direction to obtain a mother laminate.
上記マザーの積層体を、個々の積層型バリスタ単位のグリーンチップに切断し、グリーンチップを得た。 The mother laminate was cut into individual multilayer varistor unit green chips to obtain green chips.
上記のようにして得られたグリーンチップを加熱し、1165℃で大気中で焼成し、セラミック焼結体を得た。 The green chip obtained as described above was heated and fired at 1165 ° C. in the air to obtain a ceramic sintered body.
このようにして、長さ1.0mm、幅0.5mm及び厚み0.5mmの直方体状のセラミック焼結体を得た。このセラミック焼結体内においては、図3に示した積層型バリスタと同様に、複数の第1,第2の内部電極が交互に積層されており、内部電極積層数は各6枚とされている。 Thus, a rectangular parallelepiped ceramic sintered body having a length of 1.0 mm, a width of 0.5 mm and a thickness of 0.5 mm was obtained. In the ceramic sintered body, like the multilayer varistor shown in FIG. 3, a plurality of first and second internal electrodes are alternately laminated, and the number of laminated internal electrodes is six. .
このようにして用意された多数のセラミック焼結体を、玉石としての直径1.0mmのPSZ球と、アルミナ研磨粉(比表面積は0.56m2/g)と、液体としての水とともに、筒状のバレルに投入し、バレル研磨を行った。なお、バレル研磨に際しては、10〜20万個程度、すなわち、200mL程度の総体積のセラミック焼結体1に対し、上記アルミナ研磨粉は5〜20体積%、PSZ球は30〜50体積%程度の割合で投入し、水の投入量は350mLとした。また、バレル研磨に際しての回転速度は256rpmとし、研磨時間は60分とした。
A large number of ceramic sintered bodies prepared in this way were combined with PSZ spheres having a diameter of 1.0 mm as cobblestones, alumina polishing powder (specific surface area of 0.56 m 2 / g), water as liquid, and cylinders. The barrel was polished into a cylindrical barrel. In the barrel polishing, about 100 to 200,000, that is, about 200 mL of the total volume of the ceramic
上記バレル研磨後に、セラミック焼結体を取出したところ、端面に内部電極が確実に露出していた。しかる後、一旦セラミック焼結体を流水により洗浄し、セラミック焼結体の表面に付着している研磨粉としてのアルミナ粉末を除去した。しかしながら、上記流水洗浄だけではアルミナ粉末を確実に除去することはできなかった。 When the ceramic sintered body was taken out after the barrel polishing, the internal electrode was reliably exposed on the end face. Thereafter, the ceramic sintered body was once washed with running water to remove the alumina powder as the abrasive powder adhering to the surface of the ceramic sintered body. However, the alumina powder could not be reliably removed only by washing with running water.
次に、容量300mLの容器に、10〜20万個のセラミック焼結体と、直径0.3mmのPSZビーズ150mLと、水100mLとを入れ、遊星ミルにより360rpmで上記容器を回転し、アルミナ研磨粉残渣を洗浄除去した。この回転速度は、360rpmとし、洗浄除去するための回転時間は30分間とした。 Next, put 100,000 to 200,000 ceramic sintered bodies, 150 mL of PSZ beads having a diameter of 0.3 mm, and 100 mL of water in a 300 mL container, rotate the container at 360 rpm with a planetary mill, and polish the alumina. The powder residue was washed away. The rotation speed was 360 rpm, and the rotation time for cleaning and removal was 30 minutes.
しかる後、第1,第2の端面にAgペーストを塗布し、800℃で焼き付けることにより、第1,第2の外部電極を形成した。さらに、外部電極表面に浮き出てきた過剰なガラス分を超音波洗浄により除去した。最後に、Niめっき膜及びSnめっき膜を電解めっきにより形成した。 Thereafter, Ag paste was applied to the first and second end faces and baked at 800 ° C., thereby forming the first and second external electrodes. Furthermore, the excessive glass component which protruded on the external electrode surface was removed by ultrasonic cleaning. Finally, a Ni plating film and a Sn plating film were formed by electrolytic plating.
上記製造方法において、焼成工程により得られたバレル研磨前のセラミック焼結体、バレル研磨後のセラミック焼結体及びPSZビーズを用いた研磨粉除去工程後のセラミック焼結体の表面の100μmの直径の領域について、XPSを用い、元素の原子濃度を測定した。なお、XPSは、高電子分光法による原子濃度測定方法であり、使用した装置は、PHYSICAL ELECTRONICS社製、Quantum2000である。結果を下記の表1に示す。 In the above manufacturing method, the ceramic sintered body before barrel polishing obtained by the firing step, the ceramic sintered body after barrel polishing, and the surface of the ceramic sintered body after the polishing powder removing step using PSZ beads have a diameter of 100 μm. For these regions, the atomic concentration of the element was measured using XPS. XPS is an atomic concentration measurement method using high electron spectroscopy, and the apparatus used is Quantum 2000 manufactured by PHYSICAL ELECTRONICS. The results are shown in Table 1 below.
また、上記Niめっき膜及びSnめっき膜を形成した後に、先に得られた積層型バリスタのセラミック焼結体表面を金属顕微鏡(キーエンス社製、VHX100)を用いて観察したところ、焼結体表面における所望でないめっき膜の成長は認められなかった。これは、上記アルミナ研磨粉がセラミック焼結体外表面から十分に除去され、従って電解めっきに際して研磨粉に電界が集中してめっき膜が成長する現象を効果的に抑制することができたためと考えられる。 Further, after forming the Ni plating film and the Sn plating film, the surface of the sintered ceramic body of the multilayer varistor obtained above was observed using a metal microscope (VHX100, manufactured by Keyence Corporation). No undesired plating film growth was observed. This is considered to be because the above-mentioned alumina polishing powder was sufficiently removed from the outer surface of the ceramic sintered body, and thus the phenomenon that the electric field concentrated on the polishing powder during electrolytic plating and the plating film grew effectively could be suppressed. .
よって、上記実験例1においても明らかなように、本発明に従ってバレル研磨工程後に、セラミック焼結体表面に付着した研磨粉を除去する処理を行うことにより、セラミック焼結体表面における所望でないめっき膜の成長を確実に抑制し得ることがわかる。 Therefore, as is clear also in Experimental Example 1 described above, an undesired plating film on the surface of the ceramic sintered body is obtained by removing the polishing powder adhering to the surface of the ceramic sintered body after the barrel polishing step according to the present invention. It can be seen that the growth of can be reliably suppressed.
(実験例2)
実験例1と同様にしてグリーンチップを用意し、バレル研磨を行った。しかる後、実験例1における研磨粉除去工程としての洗浄工程において、PSZビーズの直径を0(使用せず)、0.1mm、0.3mm、及び1.0mmと変更して研磨粉除去工程を行った。なお、研磨粉除去工程の洗浄時間は30分とし、上記PSZビーズの総体積は150mlとした。その他は実験例1と同様とした。
(Experimental example 2)
Green chips were prepared in the same manner as in Experimental Example 1, and barrel polishing was performed. Thereafter, in the cleaning process as the abrasive powder removing process in Experimental Example 1, the diameter of the PSZ beads was changed to 0 (not used), 0.1 mm, 0.3 mm, and 1.0 mm, and the abrasive powder removing process was performed. went. The cleaning time in the polishing powder removing step was 30 minutes, and the total volume of the PSZ beads was 150 ml. Others were the same as in Experimental Example 1.
他方、実験例1で行った上記研磨粉除去のための洗浄工程に代えて、直径0.3mmのPSZビーズ150mlと水とを用い、超音波洗浄機(S・N・D社製、US−4、周波数38kHz)を用い、超音波洗浄を60分間行うことにより研磨粉除去工程を行った。 On the other hand, instead of the above-described cleaning step for removing polishing powder performed in Experimental Example 1, 150 ml of PSZ beads having a diameter of 0.3 mm and water were used, and an ultrasonic cleaning machine (manufactured by SND Co., US- 4 and a frequency of 38 kHz), the polishing powder removal process was performed by performing ultrasonic cleaning for 60 minutes.
このようにして、種々の条件で研磨粉除去工程を行い、以下実験例1と同様にして外部電極及びめっき膜を形成し、評価した。結果を下記の表2に示す。なお、表2においては、めっき不良率に加えて静電容量のばらつき3cvの値も示す。 In this way, the polishing powder removing step was performed under various conditions, and the external electrode and the plating film were formed and evaluated in the same manner as in Experimental Example 1 below. The results are shown in Table 2 below. In Table 2, in addition to the plating defect rate, the value of capacitance variation 3cv is also shown.
また、表2から明らかなように、研磨粉除去工程において、直径0.3mm以下の球状ビーズを用いた場合、めっき不良率を0%とすることが可能であった。従って、セラミック焼結体の外形を規定している辺の内最も短い辺の寸法である0.5mm以下の直径の球状ビーズを用いることにより、めっき不良率を確実に低くし得ることがわかる。表2から明らかなように、逆に、球状ビーズの直径が、焼結体の外形を規定している辺の内最も短い辺よりも大きい場合には、すなわち1.0mmの直径の球状ビーズを用いて研磨粉除去工程を行った場合には、Zn/Alの比率が0.24となり、めっき不良率が12%であった。 Further, as apparent from Table 2, in the polishing powder removing step, when spherical beads having a diameter of 0.3 mm or less were used, the plating defect rate could be reduced to 0%. Therefore, it can be seen that by using spherical beads having a diameter of 0.5 mm or less which is the dimension of the shortest side among the sides defining the outer shape of the ceramic sintered body, the plating defect rate can be surely lowered. As apparent from Table 2, conversely, when the diameter of the spherical beads is larger than the shortest side of the sides defining the outer shape of the sintered body, that is, a spherical bead having a diameter of 1.0 mm is used. When the polishing powder removal step was performed using Zn / Al, the ratio of Zn / Al was 0.24, and the plating defect rate was 12%.
従って、好ましくは、上記球状ビーズの直径は、セラミック焼結体の外形を規定している辺の内最も短い辺よりも小さいことが望ましいことがわかる。 Therefore, it can be seen that the diameter of the spherical beads is preferably smaller than the shortest side defining the outer shape of the ceramic sintered body.
なお、WDX(波長分散性X線分光器)によるAlのマッピング分析を行った結果、所望でないめっき膜の成長が生じている部分においてAl残渣が多く残っていることが確認された。従って、研磨粉としてのアルミナ残渣がめっき膜の成長に影響を与えることが裏付けられる。 In addition, as a result of performing Al mapping analysis by WDX (wavelength dispersive X-ray spectrometer), it was confirmed that a large amount of Al residue remained in a portion where undesired plating film growth occurred. Therefore, it is supported that the alumina residue as the polishing powder affects the growth of the plating film.
さらに、表2から明らかなように、上記研磨粉除去工程において、球状ビーズを溶媒等を含む研磨材料を用いて研磨を行うことに代えて、超音波洗浄を行った場合においても、めっき不良率を0%とし得ることがわかる。さらに、上記球状ビーズと超音波洗浄を併用したことによっても、同様にめっき不良率を0%と低減し得ることがわかる。 Further, as is apparent from Table 2, in the polishing powder removing step, the plating defect rate is also obtained when ultrasonic cleaning is performed instead of polishing the spherical beads with a polishing material containing a solvent or the like. It can be seen that can be 0%. It can also be seen that the defective plating rate can be similarly reduced to 0% by using the spherical beads and ultrasonic cleaning together.
1…セラミック焼結体
1a,1b…端面
2a,2b…第1の内部電極
3a,3b…第2の内部電極
4,5…外部電極
6,7…Niめっき膜
8,9…Snめっき膜
10…積層型バリスタ
21…サーミスタ
22…セラミック焼結体
22a,22b…端面
23,24…内部電極
25,26…外部電極
27,28…めっき膜
29,30…めっき膜
DESCRIPTION OF
Claims (5)
未焼成の半導体セラミックスよりなるグリーンチップを用意する工程と、
前記グリーンチップを焼成し、セラミック焼結体を得る工程と、
前記セラミック焼結体を玉石及び研磨粉を用いてバレル研磨するバレル研磨工程と、
前記バレル研磨工程後に、セラミック焼結体表面に付着した研磨粉を除去する研磨粉除去工程と、
前記セラミック焼結体の端面に導電ペーストの塗布・焼き付けにより外部電極を形成する工程と、
前記外部電極形成後に、電解めっき法により外部電極表面にめっき膜を形成する工程とを備えることを特徴とする、半導体セラミック電子部品の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor ceramic electronic component comprising: a ceramic sintered body made of semiconductor ceramics; an external electrode formed on an end surface of the ceramic sintered body; and a plating film formed on the surface of the external electrode by electrolytic plating. And
Preparing a green chip made of unsintered semiconductor ceramics;
Firing the green chip to obtain a ceramic sintered body;
A barrel polishing step of barrel-polishing the ceramic sintered body using cobblestone and polishing powder;
After the barrel polishing step, a polishing powder removing step for removing the polishing powder adhering to the ceramic sintered body surface,
Forming an external electrode by applying and baking a conductive paste on the end face of the ceramic sintered body;
And a step of forming a plating film on the surface of the external electrode by electrolytic plating after the formation of the external electrode.
未焼成の半導体セラミックスよりなり、端面に引き出された少なくとも1つの内部電極を有するグリーンチップを用意する工程と、
前記グリーンチップを焼成し、セラミック焼結体を得る工程と、
前記セラミック焼結体を玉石及び研磨粉を用いてバレル研磨するバレル研磨工程と、
前記バレル研磨工程後に、セラミック焼結体表面に付着した研磨粉を除去する研磨粉除去工程と、
前記セラミック焼結体の端面に導電ペーストの塗布・焼き付けにより外部電極を形成する工程と、
前記外部電極形成後に、電解めっき法により外部電極表面にめっき膜を形成する工程とを備えることを特徴とする、半導体セラミック電子部品の製造方法。 A ceramic sintered body made of semiconductor ceramics, disposed in the ceramic sintered body, an internal electrode drawn out on an end face of the ceramic sintered body, and a ceramic sintered so as to be electrically connected to the internal electrode A method of manufacturing a semiconductor ceramic electronic component comprising an external electrode formed on an end surface of a body and a plating film formed on the surface of the external electrode by an electrolytic plating method,
A step of preparing a green chip made of unsintered semiconductor ceramics and having at least one internal electrode drawn to an end face;
Firing the green chip to obtain a ceramic sintered body;
A barrel polishing step of barrel-polishing the ceramic sintered body using cobblestone and polishing powder;
After the barrel polishing step, a polishing powder removing step for removing the polishing powder adhering to the ceramic sintered body surface,
Forming an external electrode by applying and baking a conductive paste on the end face of the ceramic sintered body;
And a step of forming a plating film on the surface of the external electrode by electrolytic plating after the formation of the external electrode.
The manufacturing method of the semiconductor ceramic electronic component of any one of Claims 1-4 with which ultrasonic cleaning is performed in the said grinding | polishing powder removal process.
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