JP2015122451A

JP2015122451A - 積層セラミックコンデンサの製造方法

Info

Publication number: JP2015122451A
Application number: JP2013266240A
Authority: JP
Inventors: 豊高島部; Toyotaka Shimabe; 俊樹古谷; Toshiki Furuya
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2015-07-02
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: JP6352631B2

Abstract

【課題】短絡不良の原因になり難い積層セラミックコンデンサの製造方法を提供する。
【解決手段】本実施形態の積層セラミックコンデンサの製造方法では、ピロリン酸銅とピロリン酸カリウムとの水溶液を使用して電極に銅めっきされた積層セラミックコンデンサを、めっき後に酸洗浄するので、従来の水洗浄では十分に除去することができなかったカリウムの除去が可能になり、マイグレーションの発生を抑えることができる。即ち、本実施形態によれば、従来に比べて短絡不良の原因になり難い積層セラミックコンデンサの製造が可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電極がめっきされた積層セラミックコンデンサ（Ｍｕｌｔｉ−ＬａｙｅｒＣｅｒａｍｉｃＣａｐａｃｉｔｏｒ：ＭＬＣＣ）の製造方法に関する。

積層セラミックコンデンサの製造方法として、ピロリン酸銅とピロリン酸カリウムの水溶液を利用して電極を銅めっきする製造方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１２−２４３７８６号公報（図１）

しかしながら、上記製造方法で製造された積層セラミックコンデンサで短絡不良が発生することがあり、その短絡不良は銅のマイグレーションが原因であると考えられる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、短絡不良の原因になり難い積層セラミックコンデンサの製造方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、ピロリン酸銅とピロリン酸カリウムとの水溶液を使用して積層セラミックコンデンサの電極に銅めっきを行うことと、前記積層セラミックコンデンサに付着しているカリウムの残渣を酸洗浄にて除去することとを有する積層セラミックコンデンサの製造方法である。

また、請求項２の発明は、前記積層セラミックコンデンサの前記電極同士の間隔が、２００［μｍ］以下である請求項１に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法である。ここで、「電極同士の間隔」の「電極」は、銅めっき層を含んだものを意味する。

本発明に係る積層セラミックコンデンサの製造方法では、ピロリン酸銅とピロリン酸カリウムとの水溶液を使用して電極に銅めっきされた積層セラミックコンデンサを、めっき後に酸洗浄するので、従来の水洗浄では十分に除去することができなかったカリウムの除去が可能になり、マイグレーションの発生を抑えることができる。即ち、本発明によれば、従来に比べて短絡不良の原因になり難い積層セラミックコンデンサの製造が可能になる。また、特に電極同士の間隔が、２００［μｍ］以下の積層セラミックコンデンサは、マイグレーションによる短絡不良が発生し易く、そのような積層セラミックコンデンサをめっき後に酸洗浄する請求項２の発明によれば、短絡不良の発生を大幅に低減することができる。

なお、本発明において、酸洗浄に使用する洗浄液である酸としては、硫酸、リン酸、塩酸、硝酸などが挙げられるが、硫酸が好ましい。硫酸は不揮発性であり、洗浄液の管理が塩酸、硝酸などの揮発性の酸に比べて容易だからである。また、硫酸であっても濃度が高いと変色など別の問題を起こす可能性があるため、１〜２０［質量％］の硫酸、特に１０［質量％］程度の硫酸が好ましい。

（Ａ）本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの銅めっき前の断面図、（Ｂ）その積層セラミックコンデンサの銅めっき後の断面図

以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。図１（Ａ）には、本発明に係る積層セラミックコンデンサの製造方法で使用するめっき未処理の積層セラミックコンデンサ１０が示されている。この積層セラミックコンデンサ１０は、角柱形ボディ１１の外面に１対の電極１２，１２を備えている。そして、それら１対の電極１２，１２により、角柱形ボディ１１の長手方向における中央の帯状領域１１Ｒを除く全体が覆われている。また、各電極１２は、例えば、銅及びガラスを含んだ下地めっき層１３で構成され、次述するめっき処理を経て図１（Ｂ）に示すように下地めっき層１３の外側が銅めっき層１４により被覆され、電極１２が完成する。なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）では、角柱形ボディ１１の断面形状は、省略してある。

本実施形態の積層セラミックコンデンサの製造方法では、上記しためっき未処理の積層セラミックコンデンサ１０を、例えば、図示しないメッシュ構造の回転バレルに複数収容し、ピロリン酸銅とピロリン酸カリウムとの水溶液（以下、「めっき溶液」という）が貯留されているめっき槽内に沈める。そして、回転バレルを回転駆動した状態で、その回転バレル内の陰極とめっき槽内の陽極との間に通電し、回転バレル内の積層セラミックコンデンサ１０群の各電極１２に銅を電解めっきする。これにより、電極１２の下地めっき層１３が銅めっき層１４によって被覆される。

上記電解めっきが終了したら回転バレルをめっき槽から出して第１洗浄槽の洗浄液に沈め、予め定めた所定時間に亘って回転駆動する。この第１洗浄槽の洗浄液は、例えば純水であり、この洗浄液で積層セラミックコンデンサ１０群に付着しためっき溶液を洗い流す。

次いで、回転バレルを第１洗浄槽から出して第２洗浄槽の洗浄液に沈め、予め定めた所定時間に亘って回転駆動する。この第２洗浄槽の洗浄液は、例えば１０［質量％］の硫酸であって、その温度は例えば常温になっている。この硫酸内で回転バレルを回転駆動することで、積層セラミックコンデンサ１０群を酸洗浄して、前述の電解めっきで付着したカリウムの残渣を洗い落とす。

次いで、回転バレルを第２洗浄槽から出して第３洗浄槽の洗浄液に沈め、予め定めた所定時間に亘って回転駆動する。この第３洗浄槽の洗浄液は、例えば、第１洗浄槽と同様の純水であり、この洗浄液によって積層セラミックコンデンサ１０群に付着した硫酸を洗い流す。

次いで、回転バレルを第３洗浄槽から出し、内部の積層セラミックコンデンサ１０群を乾燥用トレイの上に排出して乾燥部屋にいれて乾燥させる。以上により、図１（Ｂ）に示すように、電極１２が銅めっき層１４で覆われた積層セラミックコンデンサ１０が完成する。

本実施形態の積層セラミックコンデンサ１０の製造方法では、ピロリン酸銅とピロリン酸カリウムとの水溶液を使用して電極に銅めっきされた積層セラミックコンデンサ１０を、めっき後に酸洗浄するので、従来の水洗浄では十分に除去することができなかったカリウムの除去が可能になり、マイグレーションの発生を抑えることができる。即ち、本実施形態によれば、従来に比べて短絡不良の原因になり難い積層セラミックコンデンサ１０の製造が可能になる。

なお、本実施形態の製造方法で使用しためっき溶液であるピロリン酸銅とピロリン酸カリウムとの水溶液はアルカリ性であり、その水溶液に含まれるカリウム残渣は酸で中和させることができるので、この点においてもカリウム残渣を洗浄する洗浄液には酸を使用することが好ましいと考えられる。

ところで、本実施形態の製造方法で製造された積層セラミックコンデンサ１０は、例えば、ＵＳ２０１２／０１８６８６６Ａ１に開示されているように、多層プリント配線基板に内蔵して使用されることがある。その場合、積層セラミックコンデンサ１０における角柱形ボディ１１のセラミックの表面にカリウム残渣が付着していると角柱形ボディ１１と樹脂層との間に隙間が形成され易くなり、そこに水が溜まってマイグレーションが発生し易い環境になる。つまり、カリウム残渣は、マイグレーションの直接的な原因になるばかりか、マイグレーションが発生し易い環境にする間接的な原因にもなる。しかしながら、本実施形態の製造方法で製造した積層セラミックコンデンサ１０を使用すれば、カリウム残渣が除去されているので上記した隙間が形成されることを防ぐことができ、マイグレーションの発生を抑えることができる。即ち、本実施形態の製造方法で製造した積層セラミックコンデンサ１０は、多層プリント配線基板の内蔵に適している。

［実施例］
本発明に係る製造方法で実施品１を製造し、その実施品１が従来の製造方法で製造した比較品１，２に比べて短絡不良を起こし難くなっているか否かの評価試験を行った。

Ａ．実施品１の製造方法等
（１）前記実施形態で説明した製造方法の途中までと同様に、ピロリン酸銅とピロリン酸カリウムとの水溶液を使用して電極に銅めっきを施した後、水洗浄を行い、乾燥させた積層セラミックコンデンサ（具体的には、村田製作所製の型番ＬＬＵ１ＵＳＲ６０Ｇ２２４Ｍのコンデンサ。以下、「現行コンデンサ」という）を３，６００個用意した。なお、現行コンデンサの表面積は１，２００個で約２０［ｃｍ^２］、縦横高さの寸法は、６００［μｍ］×１０００［μｍ］×１６５［μｍ］になっている。

（２）１，２００個の現行コンデンサを、３［質量％］の硫酸に沈めて、３分間撹拌する酸洗浄を行ってから、硫酸を純水で洗い流し、乾燥させて１，２００個の実施品１を製造した。

（３）洗浄処理を行わない現行コンデンサそのものの１，２００個を比較品１とした。また、１，２００個の現行コンデンサを純水に沈めて１００［ｋＨｚ］の超音波を３分間に亘って付与する超音波水洗浄を行ったものを比較品２とした。

Ｂ．評価試験方法
１，２００個の実施品１を、８０［℃］の純水１０［ｍｌ］に１時間浸け置きした後（具体的には、ＩＰＣ規格のＩＰＣ−ＴＭ−６５０２．３．２８に準じて漬け置きした後）、その純水１０［ｍｌ］に含まれるカリウムの濃度を「カリウム残渣」として測定した。これと同じ条件で、１，２００個の比較品１を１時間浸け置きした純水１０［ｍｌ］のカリウム残渣と、１，２００個の比較品２を１時間浸け置きした純水１０［ｍｌ］のカリウム残渣とを測定した。また、各カリウム残渣の測定は、検出限界０．０５［ｐｐｍ］のＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ発光分光分析装置）で行った。

Ｃ．評価試験の結果
上記表１のように、本発明の実施品１は、検出限界０．０５［ｐｐｍ］のＩＣＰ−ＡＥＳでは測定不能なレベルまでカリウム残渣を除去することができ、現行の積層セラミックコンデンサである比較品１に比べてカリウム残渣を大幅に減らすことができた。このことから、本発明によれば、カリウム残渣を原因としたマイグレーションが生じ難い積層セラミックコンデンサの製造が可能であることを確認することができた。即ち、本発明によれば、短絡不良の原因になり難い積層セラミックコンデンサの製造が可能になることを確認することができた。

なお、比較品１に比べると比較品２のカリウム残渣は大幅に低減された。このことに鑑み、本発明の技術的範囲には属しないが、「ピロリン酸銅とピロリン酸カリウムとの水溶液を使用して積層セラミックコンデンサの電極に銅めっきを行った後、前記積層セラミックコンデンサに付着しているカリウムの残渣を超音波水洗浄にて除去する積層セラミックコンデンサの製造方法。」によっても、短絡不良の原因になり難い積層セラミックコンデンサの製造が可能であることが判った。

また、超音波を付与することで洗浄効率が向上することより、積層セラミックコンデンサを沈めた酸に超音波を付与してもよい。即ち、本発明の「酸洗浄」を、「超音波酸洗浄」で行って積層セラミックコンデンサを製造してもよい。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記実施形態では、積層セラミックコンデンサをめっき処理後、酸洗浄を行う前に、水洗浄でめっき溶液を洗い流していたが、その水洗浄を行う代わりに、風圧又は遠心力でめっき溶液を積層セラミックコンデンサ群から除去してもよい。

（２）前記実施形態の積層セラミックコンデンサ１０は、角柱形ボディ１１に設けられた電極１２の数は２つであったが、３つ以上の電極を備えた積層セラミックコンデンサの製造に本発明を適用してもよい。

（３）本発明の技術的範囲に属しないが、ピロリン酸銅とピロリン酸カリウムとの水溶液以外の水溶液を使用して電極をめっきした積層セラミックコンデンサの製造方法において、めっき処理後に酸洗浄又は超音波水洗浄を行ってめっき残渣を除去してもよい。また、コンデンサ以外の積層セラミックデバイス（例えば、積層インダクタ、積層バリスタ、積層圧電素子、積層サーミスタ）の製造方法において、めっき処理後に酸洗浄又は超音波水洗浄を行ってめっき残渣を除去してもよい。

１０積層セラミックコンデンサ
１１角柱形ボディ
１２電極
１３下地めっき層
１４銅めっき層

Claims

ピロリン酸銅とピロリン酸カリウムとの水溶液を使用して積層セラミックコンデンサの電極に銅めっきを行うことと、
前記積層セラミックコンデンサに付着しているカリウムの残渣を酸洗浄にて除去することとを有する積層セラミックコンデンサの製造方法。
前記積層セラミックコンデンサの前記電極同士の間隔が、２００［μｍ］以下である請求項１に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。