JP2013149886A - Method of manufacturing electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電子部品の製造方法に関し、特に、Ｓｎを含むＳｎめっき皮膜を有するたとえば積層セラミックコンデンサなどの電子部品を製造するための電子部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing an electronic component, and more particularly to a method of manufacturing an electronic component for manufacturing an electronic component such as a multilayer ceramic capacitor having a Sn plating film containing Sn.
この発明の背景となる技術として、Ｓｎを主成分とする皮膜が形成された部材、皮膜形成方法およびはんだ処理方法が、たとえば国際公開第２００６／１３４６６５号に開示されている（特許文献１参照）。
近年の環境保護の観点から、コネクタ用端子、半導体集積回路用のリードフレームなどに、従来施されていたＳｎ−Ｐｂはんだめっきに代わって、Ｐｂを含まないＳｎを主成分とする金属めっきによって皮膜を形成すると、皮膜にウィスカと呼ばれるＳｎのひげ状結晶が発生しやすくなる。ウィスカが発生して成長すると、隣接する電極間で電気的な短絡障害を起こすことがある。また、ウィスカが、皮膜から脱離して飛散すると、飛散したウィスカは、装置内外で短絡を引き起こす原因になる。
特許文献１に開示されている技術では、このようなウィスカの発生を抑制することができる皮膜を有する部材を提供することを目的として、特に、Ｓｎを主成分とする皮膜において、Ｓｎの結晶粒界に、ＳｎとＮｉなどの第１の金属との金属間化合物層を形成している。
As a background technology of the present invention, a member on which a film mainly composed of Sn, a film forming method, and a soldering method are disclosed in, for example, International Publication No. 2006/134665 (see Patent Document 1). .
From the viewpoint of environmental protection in recent years, instead of Sn-Pb solder plating that has been conventionally applied to connector terminals, lead frames for semiconductor integrated circuits, etc., the film is formed by metal plating mainly composed of Sn containing no Pb. When the film is formed, Sn whisker crystals called whiskers are likely to be generated in the film. When whiskers are generated and grown, an electrical short-circuit failure may occur between adjacent electrodes. Further, when the whisker is detached from the coating and scattered, the scattered whisker causes a short circuit inside and outside the apparatus.
In the technique disclosed in Patent Document 1, for the purpose of providing a member having a film that can suppress the generation of such whiskers, particularly in a film mainly composed of Sn, Sn crystal grains An intermetallic compound layer of Sn and a first metal such as Ni is formed at the boundary.
ところが、特許文献１に開示されている皮膜では、業界の標準とされるＪＥＤＥＣ規格で定められている以下に示す熱衝撃試験を行った場合に、Ｃｌａｓｓ２の判定基準をクリアすることができない。
熱衝撃試験
・試料数（ｎ数）：３ロット×６個／ロット＝１８個
・試験条件：最低温度として−５５℃（＋０／−１０）、最高温度として８５℃（＋１０／−０）、各温度で１０分間保持し、気相式で、１５００サイクルの熱衝撃を与える。
・観察方法：走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０００倍の電子顕微鏡写真像で行う。
・判定基準：Ｃｌａｓｓ２（通信用インフラ機器、自動車用機器）を適用し、ウィスカ最大長さ（直線長さ）が４５μｍ以下であること。
However, the film disclosed in Patent Document 1 cannot satisfy the Class 2 criterion when the following thermal shock test defined by the JEDEC standard, which is an industry standard, is performed.
Thermal shock test ・ Number of samples (n number): 3 lots × 6 pieces / lot = 18 ・ Test conditions: −55 ° C. (+ 0 / −10) as the minimum temperature, 85 ° C. (+ 10 / −0) as the maximum temperature, Hold at each temperature for 10 minutes and apply 1500 cycles of thermal shock in gas phase.
Observation method: A scanning electron microscope (SEM) is used with a 1000-fold electron micrograph image.
Criteria: Class 2 (communication infrastructure equipment, automobile equipment) is applied, and the maximum whisker length (straight line length) is 45 μm or less.
そのため、Ｓｎを含むＳｎめっき皮膜を有するたとえば積層セラミックコンデンサなどの電子部品において、ウィスカ抑制能を飛躍的に高めることが望まれている。 Therefore, it is desired to dramatically improve the whisker suppression capability in an electronic component such as a multilayer ceramic capacitor having an Sn plating film containing Sn.
また、そのようなウィスカ抑制能を飛躍的に高めた電子部品を製造するためには、生産性がよいことが望ましい。 Moreover, in order to manufacture an electronic component having such a whisker suppressing ability dramatically improved, it is desirable that the productivity is good.
それゆえに、この発明の主たる目的は、ウィスカ抑制能を飛躍的に高めた電子部品を生産性よく製造することができる電子部品の製造方法を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide an electronic component manufacturing method capable of manufacturing an electronic component having greatly improved whisker suppression ability with high productivity.
この発明は、外部電極が形成された電子部品素子を準備する工程と、外部電極の表面にＮｉめっき皮膜を形成する工程と、Ｎｉめっき皮膜の表面にＳｎ多結晶構造を有するＳｎめっき皮膜を形成する工程と、Ｓｎめっき皮膜を形成した後に、熱処理によってＳｎめっき皮膜中のＳｎ結晶粒界およびＳｎ結晶粒内にフレーク状のＳｎ−Ｎｉ合金粒子を形成する工程とを含み、Ｎｉめっき皮膜を形成する工程において、Ｓｎめっき皮膜と接する予定の部分の９５％以上の領域でＮｉめっき皮膜の粒子径が０．１μｍ以下となるようにＮｉめっき皮膜を形成することを特徴とする、電子部品の製造方法である。
この発明にかかる電子部品の製造方法では、Ｓｎめっき皮膜を形成する工程において、前記Ｓｎめっき皮膜表面の９０％以上の領域で前記Ｓｎめっき皮膜の粒子径が０．５μｍ以上となるようにＳｎめっき皮膜を形成することが好ましい。
The present invention provides a step of preparing an electronic component element on which external electrodes are formed, a step of forming a Ni plating film on the surface of the external electrode, and a Sn plating film having a Sn polycrystalline structure on the surface of the Ni plating film Forming a Sn plating film, and forming a flaky Sn-Ni alloy particle in the Sn crystal grain boundary and the Sn crystal grain in the Sn plating film by heat treatment after forming the Sn plating film. In the process of manufacturing an electronic component, the Ni plating film is formed so that the particle diameter of the Ni plating film is 0.1 μm or less in an area of 95% or more of the portion to be in contact with the Sn plating film Is the method.
In the method of manufacturing an electronic component according to the present invention, in the step of forming the Sn plating film, Sn plating is performed so that the particle diameter of the Sn plating film is 0.5 μm or more in a region of 90% or more of the surface of the Sn plating film. It is preferable to form a film.
この発明にかかる電子部品の製造方法で製造された電子部品では、電子部品のＳｎめっき皮膜において、Ｓｎ結晶粒界およびＳｎ結晶粒内にフレーク状のＳｎ−Ｎｉ合金粒子が形成されているので、ウィスカ抑制能が飛躍的に高まる。これは、このような構成とすることにより、Ｓｎめっき皮膜中の圧縮応力が緩和され、ウィスカの発生する起点が分散され、ウィスカ発生のためのエネルギーが小さくなるものと考えられるからである。
この発明にかかる電子部品の製造方法で製造された電子部品のように、Ｓｎめっき皮膜中のＳｎ結晶粒界およびＳｎ結晶粒内にフレーク状のＳｎ−Ｎｉ合金粒子を形成するためには、たとえば、ワット浴と呼ばれるＮｉめっき浴を用いてＮｉめっき皮膜を形成した後に、そのＮｉめっき皮膜の表面にＳｎめっき皮膜を形成し、４０℃で２００日間熱処理を行うことによって、または、そのＮｉめっき皮膜の表面にＳｎ−Ｎｉ合金めっき皮膜を形成し、そのＳｎ−Ｎｉ合金めっき皮膜の表面にＳｎめっき皮膜を形成し、４０℃で９６時間熱処理を行うことによって可能である。しかしながら、このようなフレーク状のＳｎ−Ｎｉ合金粒子の生成には、長時間を要してしまう。これは、フレーク状のＳｎ−Ｎｉ合金粒子の生成速度がＮｉめっき皮膜の粒子径に依存し、ワット浴を用いてＮｉめっき皮膜を形成すると、Ｎｉめっき皮膜の粒子径がＮｉめっき皮膜内でばらつくので、フレーク状のＳｎ−Ｎｉ合金粒子の粒子径もばらついてしまうからである。
一方、この発明のように、Ｎｉめっき皮膜を形成する工程において、Ｓｎめっき皮膜と接する予定の部分の９５％以上の領域でＮｉめっき皮膜の粒子径が０．１μｍ以下となるＮｉめっき皮膜を形成すれば、フレーク状のＳｎ−Ｎｉ合金粒子の生成のための時間を短縮することができる。その理由は、次のとおりである。
Ｎｉめっき皮膜およびＳｎめっき皮膜の界面では、Ｎｉめっき皮膜からＳｎめっき皮膜へのＮｉ原子の拡散が生じ、Ｓｎめっき皮膜中のＮｉ原子の濃度が高くなる。そして、Ｎｉ原子は、Ｓｎめっき皮膜中でフレークのＳｎ−Ｎｉ合金粒子となる。ここで、この発明のように、Ｎｉめっき皮膜の粒子径を小さくすることによって、Ｎｉめっき皮膜からＳｎめっき皮膜へのＮｉ原子の拡散が促進され、フレーク状のＳｎ−Ｎｉ合金粒子の成長速度が速くなるからである。
また、この発明にかかる電子部品の製造方法では、Ｓｎめっき皮膜を形成する工程において、前記Ｓｎめっき皮膜表面の９０％以上の領域で前記Ｓｎめっき皮膜の粒子径が０．５μｍ以上となるようにＳｎめっき皮膜を形成すれば、ウィスカの生長がＳｎめっき皮膜によって抑止されるので、ウィスカの生長長さが短くなる。
In the electronic component manufactured by the electronic component manufacturing method according to the present invention, in the Sn plating film of the electronic component, since the flaky Sn-Ni alloy particles are formed in the Sn crystal grain boundary and the Sn crystal grain, Whisker suppression ability increases dramatically. This is because, by adopting such a configuration, it is considered that the compressive stress in the Sn plating film is relaxed, the starting points where the whiskers are generated are dispersed, and the energy for generating the whiskers is reduced.
In order to form flaky Sn—Ni alloy particles in Sn crystal grain boundaries and Sn crystal grains in the Sn plating film as in the electronic parts manufactured by the method of manufacturing an electronic component according to the present invention, for example, After forming a Ni plating film using a Ni plating bath called a watt bath, a Sn plating film is formed on the surface of the Ni plating film and heat-treated at 40 ° C. for 200 days, or the Ni plating film This is possible by forming a Sn—Ni alloy plating film on the surface of the film, forming a Sn plating film on the surface of the Sn—Ni alloy plating film, and performing a heat treatment at 40 ° C. for 96 hours. However, it takes a long time to produce such flaky Sn—Ni alloy particles. This is because the formation rate of flaky Sn—Ni alloy particles depends on the particle diameter of the Ni plating film, and when the Ni plating film is formed using a Watt bath, the particle diameter of the Ni plating film varies within the Ni plating film. Therefore, the particle diameter of the flaky Sn—Ni alloy particles also varies.
On the other hand, as in the present invention, in the step of forming the Ni plating film, the Ni plating film is formed such that the particle diameter of the Ni plating film is 0.1 μm or less in the region of 95% or more of the portion that is to be in contact with the Sn plating film Then, the time for generating the flaky Sn—Ni alloy particles can be shortened. The reason is as follows.
At the interface between the Ni plating film and the Sn plating film, diffusion of Ni atoms from the Ni plating film to the Sn plating film occurs, and the concentration of Ni atoms in the Sn plating film increases. Ni atoms become flake Sn-Ni alloy particles in the Sn plating film. Here, by reducing the particle diameter of the Ni plating film as in the present invention, the diffusion of Ni atoms from the Ni plating film to the Sn plating film is promoted, and the growth rate of the flaky Sn—Ni alloy particles is increased. Because it will be faster.
In the method of manufacturing an electronic component according to the present invention, in the step of forming the Sn plating film, the particle diameter of the Sn plating film is 0.5 μm or more in a region of 90% or more of the surface of the Sn plating film. If the Sn plating film is formed, whisker growth is suppressed by the Sn plating film, so the whisker growth is shortened.
この発明によれば、ウィスカ抑制能を飛躍的に高めた電子部品を生産性よく製造することができる。 According to the present invention, it is possible to manufacture an electronic component with greatly improved whisker suppression capability with high productivity.
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。 The above-described object, other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments for carrying out the invention with reference to the drawings.
図１は、この発明が適用される積層セラミックコンデンサの一例を示す断面図解図である。図１に示す積層セラミックコンデンサ１０は、直方体状のセラミック素子１２を含む。セラミック素子１２は、誘電体としてたとえばチタン酸バリウム系の誘電体セラミックからなる多数のセラミック層１４を含む。これらのセラミック層１４は積層され、セラミック層１４間には、たとえばＮｉからなる内部電極１６ａおよび１６ｂが交互に形成される。この場合、内部電極１６ａは、一端部がセラミック素子１２の一端部に延びて形成される。また、内部電極１６ｂは、一端部がセラミック素子１２の他端部に延びて形成される。さらに、内部電極１６ａおよび１６ｂは、中間部および他端部がセラミック層１４を介して重なり合うように形成される。したがって、このセラミック素子１２は、内部にセラミック層１４を介して複数の内部電極１６ａおよび１６ｂが設けられた積層構造を有する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a multilayer ceramic capacitor to which the present invention is applied. A multilayer
セラミック素子１２の一端面には、端子電極１８ａが内部電極１６ａに接続されるように形成される。同様に、セラミック素子１２の他端面には、端子電極１８ｂが内部電極１６ｂに接続されるように形成される。
A
端子電極１８ａは、たとえばＣｕからなる外部電極２０ａを含む。外部電極２０ａは、内部電極１６ａに接続されるように、セラミック素子１２の一端面に形成される。同様に、端子電極１８ｂは、たとえばＣｕからなる外部電極２０ｂを含む。外部電極２０ｂは、内部電極１６ｂに接続されるように、セラミック素子１２の他端面に形成される。
また、外部電極２０ａおよび２０ｂの表面には、はんだ食われを防止するためにＮｉめっき皮膜２２ａおよび２２ｂがそれぞれ形成される。
Ni plating
さらに、Ｎｉめっき皮膜２２ａおよび２２ｂを覆うようにして、最外層として、はんだ付け性をよくするためにＳｎを含むＳｎめっき皮膜２４ａおよび２４ｂがそれぞれ形成される。これらのＳｎのめっき皮膜２４ａおよび２４ｂは、それぞれ、Ｓｎ多結晶構造を有し、Ｓｎ結晶粒界およびＳｎ結晶粒内にフレーク状のＳｎ−Ｎｉ合金粒子がそれぞれ形成される。
Further,
Ｎｉめっき皮膜２２ａ、２２ｂとＳｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂとの界面には、Ｎｉ3Ｓｎ4からなる金属間化合物層２６ａおよび２６ｂがそれぞれ形成される。金属間化合物層２６ａおよび２６ｂは、それぞれ、Ｎｉめっき皮膜２２ａ、２２ｂからＳｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂへのＮｉ原子の拡散を防止するためのものである。
次に、図１に示す積層セラミックコンデンサ１０を製造するための積層セラミックコンデンサの製造方法の一例について説明する。
Next, an example of a method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor for manufacturing the multilayer
まず、セラミックグリーンシート、内部電極用導電性ペーストおよび外部電極用導電性ペーストを準備する。セラミックグリーンシートや各種導電性ペーストには、バインダおよび溶剤が含まれるが、公知の有機バインダや有機溶剤を用いることができる。 First, a ceramic green sheet, a conductive paste for internal electrodes, and a conductive paste for external electrodes are prepared. The ceramic green sheet and various conductive pastes include a binder and a solvent, and a known organic binder or organic solvent can be used.
次に、セラミックグリーンシート上に、たとえば、スクリーン印刷などにより所定のパターンで内部電極用導電性ペーストを印刷し、内部電極パターンを形成する。 Next, the internal electrode conductive paste is printed in a predetermined pattern on the ceramic green sheet by, for example, screen printing to form an internal electrode pattern.
そして、内部電極パターンが印刷されていない外層用セラミックグリーンシートを所定枚数積層し、その上に内部電極パターンが印刷されたセラミックグリーンシートを順次積層し、その上に外層用セラミックグリーンシートを所定枚数積層することによって、マザー積層体を作製する。 Then, a predetermined number of ceramic green sheets for outer layers on which no internal electrode pattern is printed are stacked, ceramic green sheets on which internal electrode patterns are printed are sequentially stacked thereon, and a predetermined number of ceramic green sheets for outer layers are stacked thereon. By laminating, a mother laminate is produced.
それから、マザー積層体を静水圧プレスなどの手段により積層方向にプレスする。 Then, the mother laminate is pressed in the lamination direction by means such as isostatic pressing.
そして、プレスしたマザー積層体を所定のサイズにカットし、生のセラミック積層体を切り出す。なお、このとき、バレル研磨などにより生のセラミック積層体の角部や稜部に丸みをつけてもよい。 Then, the pressed mother laminate is cut into a predetermined size, and a raw ceramic laminate is cut out. At this time, the corners and ridges of the raw ceramic laminate may be rounded by barrel polishing or the like.
それから、生のセラミック積層体を焼成する。この場合、焼成温度は、セラミック層１４や内部電極１６ａ、１６ｂの材料にもよるが、９００℃〜１３００℃であることが好ましい。焼成後のセラミック積層体は、積層セラミックコンデンサ１０のセラミック層１４および内部電極１６ａ、１６ｂからなるセラミック素子１２となる。
The raw ceramic laminate is then fired. In this case, the firing temperature is preferably 900 ° C. to 1300 ° C., although it depends on the materials of the
そして、焼成後のセラミック積層体の両端面に外部電極用導電性ペーストを塗布し、焼き付けることによって、端子電極１８ａおよび１８ｂの外部電極２０ａおよび２０ｂを形成する。
And the
それから、第１の外部電極２０ａの表面および第２の外部電極２０ｂの表面には、それぞれ、たとえば電解Ｎｉめっきを施すことによって、たとえば厚さ５μｍのＮｉめっき皮膜２２ａおよび２２ｂを形成する。この場合、Ｎｉめっき皮膜２２ａおよび２２ｂの粒子径が、後段の工程で形成されるＳｎめっき皮膜と接触する部分の９５％以上の領域で０．１μｍ以下となるように、Ｎｉめっき皮膜を形成する。その後、Ｎｉめっき皮膜２２ａ、２２ｂが形成されたセラミック素子１２を純水で洗う。
Then, for example, electrolytic Ni plating is performed on the surface of the first
そして、Ｎｉめっき皮膜２２ａおよび２２ｂの表面には、それぞれ、たとえば電解Ｓｎめっきを施すことによって、Ｓｎ多結晶構造を有するたとえば厚さ５μｍのＳｎめっき皮膜２４ａおよび２４ｂを形成する。この場合、Ｓｎめっき皮膜２４ａおよび２４ｂの粒子径がＳｎめっき皮膜表面の９０％以上の領域で０．５μｍ以上となるようにＳｎめっき皮膜を形成する。なお、そのようなＳｎめっき皮膜以外のＳｎめっき皮膜をＳｎめっき皮膜２４ａおよび２４ｂとして形成してもよい。その後、Ｎｉめっき皮膜２２ａ、２２ｂおよびＳｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂが形成されたセラミック素子１２を純水で洗う。
Then, for example, electrolytic Sn plating is performed on the surfaces of the
それから、Ｎｉめっき皮膜２２ａ、２２ｂおよびＳｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂが形成されたセラミック素子１２を、空気中において８０℃で１５分間乾燥する。
Then, the
そして、たとえば９０℃で３０分間の熱処理によってまたは９０℃で１２時間の熱処理によって、Ｓｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂ中のＳｎ結晶粒界およびＳｎ結晶粒内にフレーク状のＳｎ−Ｎｉ合金粒子を形成する。
Then, for example, flaky Sn—Ni alloy particles are formed in the Sn crystal grain boundaries and Sn crystal grains in the
次に、Ｎｉめっき皮膜２２ａ、２２ｂおよびＳｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂが形成されたセラミック素子１２を、たとえば１５０℃で１０分間の熱処理によって、Ｎｉめっき皮膜２２ａ、２２ｂとＳｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂとの界面にＮｉ3Ｓｎ4からなる金属間化合物層２６ａおよび２６ｂを形成する。この場合、熱処理の温度の好適な範囲は、１３０℃〜１６０℃である。
Next, the
上述のようにして、図１に示す積層セラミックコンデンサ１０が製造される。
As described above, the multilayer
図１に示す積層セラミックコンデンサ１０では、最外層としてのＳｎめっき皮膜２４ａおよび２４ｂが、それぞれ、Ｓｎ多結晶構造を有するとともに、Ｓｎ結晶粒界だけでなくＳｎ結晶粒内にもＳｎ−Ｎｉ合金粒子が形成されているので、ウィスカの抑制能が飛躍的に高まる。そのため、この積層セラミックコンデンサ１０では、ウィスカが原因となる短絡障害をさらに防止することができる。
In the multilayer
また、図１に示す積層セラミックコンデンサ１０では、Ｎｉめっき皮膜２２ａ、２２ｂとＳｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂとの界面にＮｉ3Ｓｎ4からなる金属間化合物層２６ａおよび２６ｂが形成されているため、Ｎｉめっき皮膜２２ａ、２２ｂからＳｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂへのＮｉ原子の拡散が防止される。そのため、Ｓｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂ中に形成されたフレーク状のＳｎ−Ｎｉ合金粒子の成長が防止され、Ｓｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂの表面にまで達することがなく、Ｓｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂのはんだ濡れ性を良好に保つことができる。
Moreover, in the multilayer
さらに、図１に示す積層セラミックコンデンサ１０では、Ｎｉめっき皮膜２２ａ、２２ｂおよびＳｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂなどにＰｂが用いられていないので、環境保護の観点においても優れている。
Furthermore, in the multilayer
また、上述の積層セラミックコンデンサ１０の製造方法では、Ｎｉめっき皮膜２２ａ、２２ｂを形成する工程において、Ｓｎめっき皮膜と接する予定の部分の９５％以上の領域でＮｉめっき皮膜の粒子径が０．１μｍ以下となるようにＮｉめっき皮膜を形成するので、Ｎｉめっき皮膜からＳｎめっき皮膜へのＮｉ原子の拡散が促進され、フレーク状のＳｎ−Ｎｉ合金粒子の成長速度が速くなる。そのため、上述の積層セラミックコンデンサ１０の製造方法では、ウィスカ抑制能を飛躍的に高めた積層セラミックコンデンサを生産性よく製造することができる。
Further, in the method of manufacturing the multilayer
さらに、上述の積層セラミックコンデンサ１０の製造方法では、Ｓｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂを形成する工程において、Ｓｎめっき皮膜表面の９０％以上の領域でＳｎめっき皮膜の粒子径が０．５μｍ以上となるようにＳｎめっき皮膜を形成するので、ウィスカの生長がＳｎめっき皮膜によって抑止され、ウィスカの生長長さが短くなる。
Furthermore, in the method of manufacturing the multilayer
（実験例）
実験例では、以下に示す実施例１、実施例２および比較例１によって積層セラミックコンデンサを製造し、Ｎｉめっき皮膜の粒子径、Ｓｎめっき皮膜の粒子径およびめっき皮膜中のウィスカなどを評価した。
(Experimental example)
In the experimental examples, multilayer ceramic capacitors were manufactured according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 shown below, and the particle diameter of the Ni plating film, the particle diameter of the Sn plating film, the whiskers in the plating film, and the like were evaluated.
（実施例１）
実施例１では、図１に示す積層セラミックコンデンサ１０を製造する上述の方法によって、図１に示す積層セラミックコンデンサ１０を製造した。この場合、積層セラミックコンデンサ１０の外形寸法を長さ２．０ｍｍ、幅１．２５ｍｍ、高さ１．２５ｍｍとした。また、セラミック層１４（誘電体セラミック）として、チタン酸バリウム系誘電体セラミックを用いた。さらに、内部電極１６ａ、１６ｂの材料としてＮｉを用いた。さらに、外部電極２０ａ、２０ｂの材料としてＣｕを用いた。
Example 1
In Example 1, the multilayer
また、実施例１では、Ｎｉめっき皮膜２２ａ、２２ｂを次の条件の電解Ｎｉめっきによって形成した。
（１）めっき装置について
Ｎｉめっき皮膜を形成するためのめっき装置としては、ドラム容積が３００ｍｌの水平回転バレル方式のめっき装置を用いた。
（２）めっき浴について
Ｎｉめっき皮膜を形成するためのめっき浴としては、次のＮｉめっき浴を用いた。
硫酸ニッケル：２４０ｇ／Ｌ
塩化ニッケル：４５ｇ／Ｌ
ほう酸：３０ｇ／Ｌ
１・５ナフタレン・ジスルホン酸ナトリウム：８ｇ／Ｌ
ゼラチン：０．００８ｇ／Ｌ
ｐＨ：４．８
温度：５５℃
（３）電流密度および通電時間について
Ｎｉめっき皮膜を形成するための条件としては、電流密度Ｄｋ＝３．０［Ａ／ｄｍ2］によってＮｉめっき皮膜が厚さ５μｍに形成できるように通電時間を制御した。
In Example 1,
(1) Plating apparatus As a plating apparatus for forming the Ni plating film, a horizontal rotating barrel type plating apparatus having a drum volume of 300 ml was used.
(2) About plating bath The following Ni plating bath was used as a plating bath for forming a Ni plating film.
Nickel sulfate: 240 g / L
Nickel chloride: 45g / L
Boric acid: 30 g / L
1.5 sodium naphthalene disulfonate: 8 g / L
Gelatin: 0.008 g / L
pH: 4.8
Temperature: 55 ° C
(3) Current density and energization time As conditions for forming the Ni plating film, the energization time is set so that the Ni plating film can be formed to a thickness of 5 μm by the current density Dk = 3.0 [A / dm 2 ]. Controlled.
さらに、実施例１では、Ｓｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂを次の条件の電解Ｓｎめっきによって形成した。
（１）めっき装置について
Ｓｎめっき皮膜を形成するためのめっき装置としては、ドラム容積が３００ｍｌの水平回転バレル方式のめっき装置を用いた。
（２）めっき浴について
Ｓｎめっき皮膜を形成するためのめっき浴としては、金属塩として硫酸錫、錯化剤としてクエン酸、光沢剤として４級アンモニウム塩またはアルキルベタインを含む界面活性剤のいずれかまたは双方、を添加した弱酸性のＳｎめっき浴（クエン酸系弱酸性浴）を用いた。
（３）電流密度および通電時間について
Ｓｎめっき皮膜を形成するための条件としては、電流密度Ｄｋ＝１．０［Ａ／ｄｍ2］によってＳｎめっき皮膜が厚さ５μｍに形成できるように通電時間を制御した。
Furthermore, in Example 1, the
(1) Plating apparatus As a plating apparatus for forming the Sn plating film, a horizontal rotating barrel type plating apparatus having a drum volume of 300 ml was used.
(2) About the plating bath As the plating bath for forming the Sn plating film, any of surfactants containing tin sulfate as a metal salt, citric acid as a complexing agent, quaternary ammonium salt or alkylbetaine as a brightening agent. Alternatively, a weakly acidic Sn plating bath (citric acid-based weakly acidic bath) to which both were added was used.
(3) Current density and energization time As conditions for forming the Sn plating film, the energization time is set so that the Sn plating film can be formed to a thickness of 5 μm with the current density Dk = 1.0 [A / dm 2 ]. Controlled.
（実施例２）
実施例２では、実施例１において、電解ＳｎめっきによってＳｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂを形成するためのめっき浴として次のＳｎめっき浴を用いて、図１に示す積層セラミックコンデンサ１０を製造した。
硫酸第一すず：４０ｇ／Ｌ
硫酸：１００ｇ／Ｌ
クレゾールスルホン酸：３０ｇ／Ｌ
３７％ホルマリン：５ｍｌ／Ｌ
ポリエチレングリコールノニルフェニルエーテル：２０ｇ／Ｌ
光沢剤：１０ｍｌ／Ｌ
浴温度：１５℃
ここで、光沢剤としては、２％炭酸ナトリウム溶液中で、アセトアルデヒド２８０ｍｌとｏ−トルイジン１０６ｍｌを１５℃で１０日間反応させて得られた沈殿物をイソプロパノールに溶解して２０％溶液としたものを用いた。
(Example 2)
In Example 2, the multilayer
First tin sulfate: 40 g / L
Sulfuric acid: 100 g / L
Cresol sulfonic acid: 30 g / L
37% formalin: 5 ml / L
Polyethylene glycol nonyl phenyl ether: 20 g / L
Brightener: 10ml / L
Bath temperature: 15 ° C
Here, as a brightener, a precipitate obtained by reacting 280 ml of acetaldehyde and 106 ml of o-toluidine at 15 ° C. for 10 days in a 2% sodium carbonate solution was dissolved in isopropanol to give a 20% solution. Using.
（比較例１）
比較例１では、実施例１において、電解ＮｉめっきによってＮｉめっき皮膜２４ａ、２４ｂを形成するためのめっき浴として一般にワット浴と呼ばれるＮｉめっき浴を用い、さらに、Ｎｉめっき皮膜を形成するための条件として電流密度Ｄｋ＝２．０［Ａ／ｄｍ2］によってＮｉめっき皮膜が厚さ５μｍに形成できるように通電時間を制御して、図１に示す積層セラミックコンデンサ１０を製造した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a Ni plating bath generally called a watt bath is used as a plating bath for forming the
上述の実施例１、実施例２および比較例１について、形成したＮｉめっき皮膜の粒子径を評価した。この場合、形成したＮｉめっき皮膜の表面を走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）で２５０００倍で観察し、Ｎｉめっき皮膜の粒子の長辺長さを測定して粒子径とした。そして、Ｓｎめっき皮膜を形成したときのＮｉめっき皮膜およびＳｎめっき皮膜の接触面積に対する、Ｓｎめっき皮膜と接する部分のＮｉめっき皮膜の粒子径が０．１μｍ以下となる領域の面積の比である面積比（Ｎｉめっき皮膜の粒子径が０．１μｍ以下の面積比）を求めた。 For the above-mentioned Example 1, Example 2, and Comparative Example 1, the particle diameter of the formed Ni plating film was evaluated. In this case, the surface of the formed Ni plating film was observed with a scanning ion microscope (SIM) at 25,000 times, and the long side length of the particles of the Ni plating film was measured to obtain the particle diameter. And the area which is the ratio of the area of the area | region where the particle diameter of the Ni plating film of the part which touches Sn plating film with respect to the contact area of Ni plating film and Sn plating film when forming Sn plating film is 0.1 micrometer or less The ratio (area ratio where the particle diameter of the Ni plating film is 0.1 μm or less) was determined.
また、上述の実施例１、実施例２および比較例１について、形成したＳｎめっき皮膜の粒子径を評価した。この場合、Ｓｎめっき皮膜の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で５０００倍で観察し、Ｓｎめっき皮膜の表面において５０００倍で観察した面積に対する、Ｓｎめっき皮膜の粒子の長辺が０．５μｍ以上となる領域の面積の比である面積比（Ｓｎめっき皮膜の粒子径が０．５μｍ以上の面積比）を求めた。 Moreover, the particle diameter of the formed Sn plating film was evaluated for the above-described Example 1, Example 2, and Comparative Example 1. In this case, the surface of the Sn plating film was observed with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 5000 times, and the long side of the Sn plating film particles with respect to the area observed at a magnification of 5000 times on the surface of the Sn plating film was 0.5 μm or more. The area ratio (area ratio of Sn plating film particle diameter of 0.5 μm or more), which is the ratio of the areas of the regions to be
さらに、上述の実施例１、実施例２および比較例１で製造した各積層セラミックコンデンサについて、以下のＪＥＤＥＣ規格に示される熱衝撃試験を実施し、めっき皮膜中のウィスカを評価した。なお、各積層セラミックコンデンサは、はんだ実装されていない。
ＪＥＤＥＣ規格のウィスカ試験条件
熱衝撃試験：最低温度として−５５℃（＋０／−１０）、最高温度として８５℃（＋１０／−０）、各温度で１０分間保持し、気相式で、１５００サイクルの熱衝撃を与えた後、電極数ｎ＝６でのめっき皮膜中のウィスカの最長直線長さを観察して評価した。この場合、観察方法として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０００倍の電子顕微鏡写真像で行った。
Furthermore, the thermal shock test shown by the following JEDEC standards was implemented about each multilayer ceramic capacitor manufactured by the above-mentioned Example 1, Example 2, and Comparative Example 1, and the whisker in a plating film was evaluated. Each multilayer ceramic capacitor is not solder-mounted.
JEDEC standard whisker test conditions Thermal shock test: -55 ° C (+ 0 / -10) as the minimum temperature, 85 ° C (+ 10 / -0) as the maximum temperature, hold at each temperature for 10 minutes, 1500 cycles in the gas phase Then, the longest linear length of whiskers in the plating film with the number of electrodes n = 6 was observed and evaluated. In this case, as an observation method, a scanning electron microscope (SEM) was used with a 1000-fold electron microscope photographic image.
実施例１、実施例２および比較例１について、上述の「Ｎｉめっき皮膜の粒子径が０．１μｍ以下の面積比」、「Ｓｎめっき皮膜の粒子径が０．５μｍ以上の面積比」、Ｓｎ−Ｎｉ合金粒子を形成するための「９０℃での熱処理時間」、およびウィスカの最長直線長さである「最長ウィスカ長さ」を表１に示した。 About Example 1, Example 2, and Comparative Example 1, the above-mentioned “area ratio in which the particle diameter of the Ni plating film is 0.1 μm or less”, “area ratio in which the particle diameter of the Sn plating film is 0.5 μm or more”, Sn Table 1 shows “the heat treatment time at 90 ° C.” for forming the Ni alloy particles, and “the longest whisker length” which is the longest linear length of the whisker.
この実験結果より、Ｎｉめっき皮膜の粒子径が０．１μｍ以下の面積比が９５％以上である実施例１および実施例２では、Ｓｎめっき皮膜中のＳｎ結晶粒界およびＳｎ結晶粒内にＳｎ−Ｎｉ合金粒子を形成するために９０℃で３０分の熱処理を行うことにより、最長ウィスカ長さがＪＥＤＥＣ規格を満足することができた。それに対して、Ｎｉめっき皮膜の粒子径が０．１μｍ以下の面積比が９５％未満である比較例１では、９０℃で３０分の熱処理によっては最長ウィスカ長さがＪＥＤＥＣ規格を満足することができず、最長ウィスカ長さがＪＥＤＥＣ規格を満足するのに１２時間もの熱処理を要した。なお、ＪＥＤＥＣ規格の判定基準は、Ｃｌａｓｓ２（通信用インフラ機器、自動車用機器）を適用し、最長ウィスカ長さが４５μｍ以下の場合に、最長ウィスカ長さがＪＥＤＥＣ規格を満足するとした。このように、実施例１および実施例２では、比較例１と比べて、ウィスカ抑制能を飛躍的に高めた電子部品を生産性よく製造することができた。 From this experimental result, in Example 1 and Example 2 in which the area ratio of the Ni plating film particle size is 0.1 μm or less is 95% or more, Sn grain boundaries and Sn crystal grains in the Sn plating film are Sn. The longest whisker length was able to satisfy the JEDEC standard by performing a heat treatment at 90 ° C. for 30 minutes to form the Ni alloy particles. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the area ratio of the Ni plating film particle size is 0.1 μm or less is less than 95%, the longest whisker length may satisfy the JEDEC standard by heat treatment at 90 ° C. for 30 minutes. The longest whisker length required 12 hours of heat treatment to satisfy the JEDEC standard. Note that the JEDEC standard is determined to be Class 2 (communication infrastructure equipment, automobile equipment), and when the longest whisker length is 45 μm or less, the longest whisker length satisfies the JEDEC standard. As described above, in Example 1 and Example 2, compared with Comparative Example 1, it was possible to manufacture an electronic component with greatly improved whisker suppression capability with high productivity.
また、Ｎｉめっき皮膜の粒子径が０．１μｍ以下の面積比が９５％以上である実施例１および実施例２では、Ｎｉめっき皮膜の粒子径が０．１μｍ以下の面積比が９５％未満である比較例１と比べて、同じ熱処理時間の場合に最長ウィスカ長さが短くなった。 In Example 1 and Example 2 where the area ratio of the Ni plating film particle diameter is 0.1 μm or less is 95% or more, the area ratio of the Ni plating film particle diameter of 0.1 μm or less is less than 95%. Compared with a certain comparative example 1, the longest whisker length was shortened at the same heat treatment time.
さらに、Ｎｉめっき皮膜の粒子径が０．１μｍ以下の面積比が９５％以上であるとともに、Ｓｎめっき皮膜の粒子径が０．５μｍ以上の面積比が９０％以上である実施例１では、Ｓｎめっき皮膜の粒子径が０．５μｍ以上の面積比が９０％未満である実施例２およびＮｉめっき皮膜の粒子径が０．１μｍ以下の面積比が９５％未満である比較例１と比べて、最長ウィスカ長さが飛躍的に短くなった。 Further, in Example 1 in which the area ratio when the particle diameter of the Ni plating film is 0.1 μm or less is 95% or more, and the area ratio when the particle diameter of the Sn plating film is 0.5 μm or more is 90% or more, Sn Compared to Example 2 in which the area ratio of the plating film particle diameter of 0.5 μm or more is less than 90% and Comparative Example 1 in which the area ratio of the Ni plating film particle diameter of 0.1 μm or less is less than 95%, The longest whisker length has been dramatically shortened.
なお、上述の実施例１および実施例２では、Ｓｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂのそれぞれの厚さとしてウィスカが最も伸び易い５μｍを選定したが、Ｓｎめっき皮膜２４ａ、２４ｂのそれぞれの厚さが１μｍ〜１０μｍの範囲においてウィスカを良好に抑制することができる。このように、実施例１および実施例２において、各めっき皮膜は、他の厚さに形成されても、ウィスカを良好に抑制することができる。
In Example 1 and Example 2 described above, the thickness of the
上述の実施形態、実施例１および実施例２では、誘電体としてチタン酸バリウム系の誘電体セラミックが用いられているが、その代わりにたとえばチタン酸カルシウム系、チタン酸ストロンチウム系、ジルコン酸カルシウム系の誘電体セラミックが用いられてもよい。また、セラミック層１４のセラミック材料としては、たとえばＭｎ化合物、Ｍｇ化合物、Ｓｉ化合物、Ｃｏ化合物、Ｎｉ化合物、希土類化合物などの副成分が添加されたものが用いられてもよい。
In the above-described embodiment, Example 1 and Example 2, barium titanate dielectric ceramic is used as the dielectric, but instead, for example, calcium titanate, strontium titanate, calcium zirconate, etc. The dielectric ceramic may be used. Further, as the ceramic material of the
また、上述の実施形態、実施例１および実施例２では、内部電極としてＮｉが用いられているが、その代わりにたとえばＣｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｕなどが用いられてもよい。 In the above-described embodiment, Example 1 and Example 2, Ni is used as the internal electrode. However, for example, Cu, Ag, Pd, an Ag—Pd alloy, Au, or the like may be used. .
さらに、上述の実施形態、実施例１および実施例２では、外部電極としてＣｕが用いられているが、その代わりにたとえばＡｇ、Ａｇ／Ｐｄからなる群から選ばれる１種の金属、または、当該金属を含む合金が用いられてもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, Example 1 and Example 2, Cu is used as the external electrode. Instead, for example, one metal selected from the group consisting of Ag and Ag / Pd, or An alloy containing a metal may be used.
また、上述の実施形態、実施例１および実施例２では、Ｎｉめっき皮膜およびＳｎめっき皮膜の間に金属間化合物層が形成されているが、この発明は、そのような金属間化合物層が形成されていない積層セラミックコンデンサにも適用されうる。このように金属間化合物層が形成されていない積層セラミックコンデンサを製造するためには、上述の製造方法において、金属間化合物層を形成するための熱処理を行わなければよい。 Moreover, in the above-mentioned embodiment, Example 1 and Example 2, the intermetallic compound layer is formed between the Ni plating film and the Sn plating film, but this invention forms such an intermetallic compound layer. The present invention can also be applied to multilayer ceramic capacitors that are not provided. In order to manufacture a multilayer ceramic capacitor in which an intermetallic compound layer is not formed as described above, it is not necessary to perform heat treatment for forming an intermetallic compound layer in the above-described manufacturing method.
さらに、上述の実施形態、実施例１および実施例２では、１層のＳｎめっき皮膜を有するが、この発明は、Ｓｎめっき皮膜がたとえば２層などの多層に形成される積層セラミックコンデンサにも適用されうる。このようにＳｎめっき皮膜がたとえば２層などの多層に形成される積層セラミックコンデンサを製造するためには、上述の製造方法において、Ｎｉめっき皮膜の表面に１層目のＳｎめっき皮膜を形成した後に、２層以降のＳｎめっき皮膜を形成すればよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, Example 1 and Example 2, the single-layered Sn plating film is provided, but the present invention is also applied to a multilayer ceramic capacitor in which the Sn plating film is formed in a multilayer such as two layers. Can be done. Thus, in order to manufacture a multilayer ceramic capacitor in which the Sn plating film is formed in a multilayer such as two layers, in the above manufacturing method, after forming the first Sn plating film on the surface of the Ni plating film, What is necessary is just to form the Sn plating film of two or more layers.
この発明にかかる電子部品の製造方法は、特に、たとえば高密度実装される積層セラミックコンデンサなどの電子部品を製造するために好適に用いられる。 The method of manufacturing an electronic component according to the present invention is particularly suitably used for manufacturing an electronic component such as a multilayer ceramic capacitor that is mounted at a high density.
１０ 積層セラミックコンデンサ
１２ セラミック素子
１４ セラミック層
１６ａ、１６ｂ 内部電極
１８ａ、１８ｂ 端子電極
２０ａ、２０ｂ 外部電極
２２ａ、２２ｂ Ｎｉめっき皮膜
２４ａ、２４ｂ Ｓｎめっき皮膜
２６ａ、２６ｂ 金属間化合物層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記外部電極の表面にＮｉめっき皮膜を形成する工程、
前記Ｎｉめっき皮膜の表面にＳｎ多結晶構造を有するＳｎめっき皮膜を形成する工程、および
前記Ｓｎめっき皮膜を形成した後に、熱処理によって前記Ｓｎめっき皮膜中のＳｎ結晶粒界およびＳｎ結晶粒内にフレーク状のＳｎ−Ｎｉ合金粒子を形成する工程を含み、
前記Ｎｉめっき皮膜を形成する工程において、前記Ｓｎめっき皮膜と接する予定の部分の９５％以上の領域で前記Ｎｉめっき皮膜の粒子径が０．１μｍ以下となるようにＮｉめっき皮膜を形成することを特徴とする、電子部品の製造方法。 Preparing an electronic component element on which external electrodes are formed;
Forming a Ni plating film on the surface of the external electrode;
Forming a Sn plating film having an Sn polycrystalline structure on the surface of the Ni plating film; and, after forming the Sn plating film, heat treatment causes flakes in the Sn crystal grain boundaries and Sn crystal grains in the Sn plating film Forming a shaped Sn-Ni alloy particle,
In the step of forming the Ni plating film, forming the Ni plating film so that the particle diameter of the Ni plating film is 0.1 μm or less in a region of 95% or more of the portion that is to be in contact with the Sn plating film. A method for manufacturing an electronic component.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022077225A (en) * | 2020-11-11 | 2022-05-23 | 株式会社村田製作所 | Multilayer ceramic capacitor |
-
2012
- 2012-01-23 JP JP2012010760A patent/JP2013149886A/en active Pending
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