JP2012182288A - 端子電極形成方法及びそれを用いた圧電/電歪素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】端子電極形成方法は、セラミックス2の表面に形成された、ガラス成分を含む電極材料からなる電極8の表面に、導線を接続するための端子電極10をめっきにより形成する。この方法は、電極8の表面に、pH6〜8のめっき液を用いて第一金めっき層をめっきにより形成する第一金めっき層形成工程と、第一金めっき層の表面に、ニッケルめっき層をめっきにより形成するニッケルめっき層形成工程と、ニッケルめっき層の表面に、第二金めっき層をめっきにより形成する第二金めっき層形成工程とを含む。
【選択図】図1
Description
この工程は、図2に示す3層構造の端子電極10の下層である第一金めっき層12を、下部電極8と上部電極6との表面に、それぞれめっきにより形成する工程である。めっきの方法としては、従来公知のめっき法、例えば、亜硫酸金錯体を用いた金めっき浴を用いることができる。この工程で、めっきに使用するめっき液のpHは6〜8、好ましくは6.5〜7.5とする。pHがこのような範囲にあるほぼ中性のめっき液を使用すると、めっき液が上部電極6及び下部電極8と圧電/電歪膜4との界面に侵入しても、当該界面において上部電極6及び下部電極8と圧電/電歪膜4とを密着させているガラス成分が溶出しにくい。具体的なめっき液としては、亜硫酸金錯体を用いた電解めっき液が好適なものとして挙げられる。この工程で形成する第一金めっき層12の厚さは、特に制限されるものではないが、後述のニッケルめっき層形成工程においてニッケルめっき用のめっき液が界面に侵入するのを防ぐ観点から、0.1μm以上とすることが好ましい。また、めっき液への浸漬時間が長いと密着力が低下することがあるため、0.5μm以下(成膜時間30分以下)とすることが好ましい。なお、図1に示すように、端子電極10を下部電極8と上部電極6の表面の一部に形成する場合、すなわち、電極上に部分的にめっきする場合は、公知のレジスト材料を用い、めっきしない部分をフォトリソグラフィ法でマスクしておけばよい。
この工程は、図2に示す3層構造の端子電極10の中間層であるニッケルめっき層14を、前記第一金めっき層形成工程にて形成された第一金めっき層12の表面に、めっきにより形成する工程である。めっきの方法としては、従来公知のめっき法、例えば、ワット浴を用いることができる。具体的なめっき液としては、通常、ワット浴で使用される、硫酸ニッケル及び塩化ニッケルにホウ酸を緩衝溶液として添加しためっき液が好適なものとして挙げられる。なお、このようなニッケルめっき用のめっき液のpHは4〜5程度である。この工程で形成するニッケルめっき層14の厚さは、特に制限されるものではないが、端子電極10に半田接合により導線を接続する場合の、半田による電極喰われ(電極が半田中に溶け込んで浸食され、導通不良が生じる状態)を防止する観点から、0.1〜4.0μm程度とすることが好ましく、0.2〜1.0μm程度とすることがより好ましい。
この工程は、図2に示す3層構造の端子電極10の上層である第二金めっき層16を、前記ニッケルめっき層にて形成されたニッケルめっき層14の表面に、めっきにより形成する工程である。めっきの方法としては、従来公知のめっき法、例えば、シアン化金錯体や亜硫酸金錯体を用いた金めっき浴を用いることができる。この工程において使用するめっき液としては、ニッケルめっき層14や露出しているセラミックス部を溶解しないpHであればよく、例えば、前記第一金めっき層形成工程と同様に、亜硫酸金錯体を用いた電解めっき液が好適なものとして挙げられる。この工程で形成する第二金めっき層16の厚さは、特に制限されるものではないが、端子電極10に半田接合により導線を接続する場合の、半田濡れ性及び半田接合性を確保する観点から、0.05〜1.0μm程度とすることが好ましく、0.1〜0.4μm程度とすることがより好ましい。
金めっきは、ニッケルめっきに比べてめっき効率が高いため、めっきの際の通電により、電極と圧電/電歪膜等のセラミックスとの界面に侵入しためっき液から発生する水素ガスの発生量が少なく、その結果、界面に加わる水素ガスのガス圧が低くなる。
(効果2)
ニッケルめっきには、pH4〜5程度の酸性のめっき液を使用するのに対し、金めっきには、pH6〜8程度のほぼ中性のめっき液を使用するため、めっき液が電極と圧電/電歪膜等のセラミックスとの界面に侵入しても、当該界面において電極と圧電/電歪膜等のセラミックスとを密着させているガラス成分が溶出しにくい。
基板材料として、Y2O3を3mol%含んだ酸化ジルコニウム(3Y−ZrO2)からなる材料を使用し、これに有機溶剤、バインダー等を添加して混合した後、テープキャスティングにより、板状の成形体を成形した。この成形体を、大気雰囲気中、1450℃で2時間焼成することにより、3Y−ZrO2からなるセラミックス基板を作製した。次いで、このセラミックス基板上に、ガラス成分(Bi、Si、Bの有機金属化合物を、金属元素で換算したモル比率で、Bi:Si:B=2:1:2となるよう混合したもの)を金に対して1質量%含む金レジネートペーストを塗布し、大気雰囲気中、600℃で10分間焼成して、厚さ0.1μmの電極を形成した。
前記実施例1と同様にして、3Y−ZrO2からなるセラミックス基板を作製し、当該基板上に電極を形成した後、その電極の表面に、端子電極を形成した。端子電極の形成手順としては、まず、電極の表面に、ニッケルめっき液として、硫酸ニッケル及び塩化ニッケルにホウ酸を緩衝溶液として添加した、pHが4〜5の範囲にある電解めっき液を使用して、50℃の温度条件でめっきを行い、厚さ0.5μmのニッケルめっき層を形成した。続いて、このニッケルめっき層の表面に、金めっき液として、亜硫酸金錯体を用いたpHが6.5〜7.5の範囲にある電解めっき液を使用して、50℃の温度条件でめっきを行い、厚さ0.1μmの金めっき層を形成して、電極の表面に、ニッケルめっき層及び金めっき層からなる2層構造の端子電極が形成されたサンプルを得た。
前記実施例1と同様にして、3Y−ZrO2からなるセラミックス基板を作製した。次いで、このセラミックス基板上に、ガラス成分(TiO2)を白金に対して1質量%含む白金ペーストを塗布し、大気雰囲気中、1300℃で2時間焼成して、厚さ2μmの下部電極を形成した。次いで、この下部電極上に、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT系)に20mol%のマグネシウムニオブ酸鉛(PMN系)を固溶させた組成からなる圧電/電歪材料粉末、分散剤、バインダー、溶剤等からなる圧電/電歪セラミックスペーストを塗布し、マグネシア製の鞘の中で、大気雰囲気中、1250℃で2時間焼成して、厚さ10μmの圧電/電歪膜を形成した。更に、この圧電/電歪膜上に、ガラス成分(Bi、Si、Bの有機金属化合物を、金属元素で換算したモル比率で、Bi:Si:B=2:1:2となるよう混合したもの)を金に対して1質量%含む金レジネートペーストを塗布し、大気雰囲気中、600℃で1分間焼成して、厚さ0.1μmの上部電極を形成した。
前記実施例1と同様にして、3Y−ZrO2からなるセラミックス基板を作製した。次いで、このセラミックス基板上に、前記実施例2と同様にして、下部電極と、圧電/電歪膜と、上部電極とを、順次、積層形成した後、上部電極の表面に、端子電極を形成した。端子電極の形成手順としては、まず、上部電極の表面に、ニッケルめっき液として、硫酸ニッケル及び塩化ニッケルにホウ酸を緩衝溶液として添加した、pHが4〜5の範囲にある電解めっき液を使用して、50℃の温度条件でめっきを行い、厚さ0.5μmのニッケルめっき層を形成した。続いて、このニッケルめっき層の表面に、金めっき液として、亜硫酸金錯体を用いたpHが6.5〜7.5の範囲にある電解めっき液を使用して、50℃の温度条件でめっきを行い、厚さ0.1μmの金めっき層を形成して、上部電極の表面に、ニッケルめっき層及び金めっき層からなる2層構造の端子電極が形成されたサンプルを得た。
前記実施例1及び2並びに比較例1及び2の各サンプルについて、テープピール試験と密着強度の測定を行い、電極とセラミックス基板又は圧電/電歪膜との密着強度を評価した。テープピール試験は、各サンプルの端子電極形成部位を1mm角にカット後、端子電極の表面に粘着セロファンテープ(住友3M株式会社製の18mm幅のメンディングテープ(製品名:Scotch))を貼り付けてから引き剥がすという方法で行い、テープを引き剥がした際に、電極とセラミックス基板又は圧電/電歪膜とが剥離しなかったものを「○」、剥離したものを「×」として評価した。なお、剥離の有無は目視により判定した。また、密着強度の測定は、各サンプルの端子電極形成部位を2mm角にカット後、端子電極にピンを半田接合し、カットしたサンプルを固定した状態でピンを垂直方向上に引っ張った際の剥離強度を引張試験機で測定するという方法で行った。それらの結果を表1に示す。
Claims (2)
- セラミックスの表面に形成された、ガラス成分を含む電極材料からなる電極の表面に、導線を接続するための端子電極をめっきにより形成する端子電極形成方法であって、
前記電極の表面に、pH6〜8のめっき液を用いて第一金めっき層をめっきにより形成する第一金めっき層形成工程と、前記第一金めっき層の表面に、ニッケルめっき層をめっきにより形成するニッケルめっき層形成工程と、前記ニッケルめっき層の表面に、第二金めっき層をめっきにより形成する第二金めっき層形成工程とを含む端子電極形成方法。 - セラミックスの圧電/電歪材料からなる圧電/電歪膜と、当該圧電/電歪膜の両面に形成された電極とを備え、前記当該圧電/電歪膜の少なくとも一方の面に形成された前記電極はガラス成分を含む電極材料からなり、前記ガラス成分を含む電極材料からなる前記電極の表面に、導線を接続するための端子電極がめっきにより形成された圧電/電歪素子を製造する、圧電/電歪素子の製造方法であって、
前記端子電極の形成を、請求項1に記載された端子電極形成方法を用いて行う、圧電/電歪素子の製造方法。
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