JP2511889B2 - チツプ部品の電極処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子機器の軽量化、薄形化、小形化に寄与す
る電子部品の一種であるチップ抵抗器などのチップ部品
の電極処理方法に関するものである。

従来の技術 従来、この種のチップ部品は、第２図に示すような構
成であった。第２図は例として角板形チップ抵抗器の断
面図を示しており、１はアルミナなどの絶縁基板、２は
抵抗体、３は銀系電極膜、４はニッケル（Ni）膜、５は
電気メッキ法で析出されたはんだ（Sn−Pb系合金）（ま
たはスズSnあるいは鉛Pb）膜、６は上記抵抗体２を保護
するためのガラス被覆膜である。

このように従来のチップ部品は、電極部の最外層に低
融点金属メッキ膜または低融点合金メッキ膜（以下、こ
れらを低融点金属メッキ膜と総称する）を有し、また下
地層（ここではニッケル膜４）として上記低融点金属メ
ッキ膜よりも融点が高く、しかも低融点金属メッキ膜と
親和性のよい材料からなる高融点金属膜または高融点合
金膜（以下、これらを高融点金属膜と総称する）が形成
された構造となっている。

このような従来の構成のチップ部品では、電極部の最
外層が低融点金属メッキ膜から構成され、その表面が粗
面になっており、表面積が非常に大きなものとなってい
る。このため、これらの膜は異物の吸蔵やガスの吸着が
しやすくなり、長期間保存した場合には電極表面が酸化
などの化学変化を起こし、プリント基板への実装はんだ
付け時にははんだ付け不良を発生させる可能性が大であ
るという問題点があった。また、表面を平滑なものとす
るために低融点金属メッキ膜を光沢メッキで構成した場
合には、不純物（有機物）を含んでいるためにはんだ付
け性が悪いという致命的な欠点を有している。

さて、上述したような電極部の表面が粗面になってい
る低融点金属メッキ膜を平滑な面とするための電極処理
方法としては、雰囲気炉、赤外線炉、熱風炉、熱板など
を用いる加熱電極処理方法あるいはペーパーフェイズソ
ルダリング法（VPS法）を利用する方法が知られてい
る。その中より、一例として赤外線加熱器を利用したチ
ップ部品の電極処理方法について、以下に説明する。

第３図はこの赤外線加熱器を利用した電極処理方法を
実施するための装置の概略構成図を示すものである。

第３図において、７は第２図に示したような構成を有
するチップ部品、８はチップ部品整列機、９はフラック
ス塗布機、10は赤外線加熱器、11は冷却器、12は電極処
理済チップ部品取出し機、13はベルト駆動部、14は電極
処理装置架台、15はチップ部品搬送ベルト、16はベルト
洗浄器である。

そして、チップ部品の電極部の低融点金属メッキ膜を
溶融させる工程としては、チップ部品整列→フラッ
クス塗布→加熱溶融→冷却固化→チップ部品取出
しの５工程からなっている。すなわち、ベルト駆動部13
により搬送されるチップ部品搬送ベルト15上にチップ部
品整列機８よりチップ部品７を供給し、次の工程でチッ
プ部品７にフラックスを塗布した後、トンネル式の赤外
線加熱器10でフラックスを塗布した電極部を加熱溶融さ
せ、続いてその溶融部を冷却器11によって冷却固化さ
せ、その後電極処理済チップ部品取出し機12でもって電
極処理の済んだチップ部品７を取出す訳である。また、
チップ部品搬送ベルト15はベルト洗浄器16で洗浄された
後、再びチップ部品７が供給されるようになっている。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の電極処理方法では、各工程に独立の
設備が必要な上に、チップ部品搬送ベルトがフラックス
で汚れるため、洗浄器を設置しなければならない。ま
た、そのようなことより設備が大きくならざるを得な
く、しかも各設備間のタイミングをとるために（搬送ベ
ルトで搬送されるチップ部品の移送速度と、フラックス
塗布やチップ部品取出しのタイミングとを同期させるた
め）、精度が必要な設備にならざるを得ないという基本
的な問題点をもつものであった。

以下に、この上述した電極処理方法のもつ問題点につ
いて列挙する。

チップ部品の電極部を溶融した際に、互いのチップ
部品の電極部がくっつかないように個々のチップ部品の
間隔をとり整列しなければならなく、このことが量産性
を阻害する大きな要因となる。

空気中にて加熱溶融させるため、溶融金属表面の酸
化防止としてフラックスが必要である。

フラックスを使用するため、フラックスが加熱され
てチップ部品に焼付き、チップ部品の洗浄が困難であ
る。

加熱部はトンネル式になっているため、空気が自由
に出入りし、温度を安定化させることが難しい。

搬送ベルトも同時に加熱されているため、加熱およ
び冷却に時間がかかることになり、非常に長い炉が必要
となるとともに、しかも急冷するためには冷却器が必要
となる。

搬送ベルトにフラックが付着し、設備の故障の原因
にもなるので、搬送ベルトの洗浄を実施しなければなら
ない。

設備全体からみても機械的に動く部分が多く、その
上にフラックスを使用しているため、フラックスが設備
の動く部分に付着して故障を起こし、設備の稼働率を落
とす原因となりやすい。

このように第３図に示す赤外線加熱器を利用した電極
処理方法では、多くの問題点を有しており、その改善が
強く求められている。

また、上述したところの他の電極処理方法において
も、大なり小なり、この赤外線加熱器を利用した電極処
理方法と類似した問題点を有している。そして、チップ
部品の寸法は一般的に、3.2mm×1.6mmと小さく、さらに
は最近では2.0mm×1.25mmといった非常に小さいチップ
部品が使用されるようになってきており、ますますその
小形化傾向が強くなっている。このようにチップ部品の
寸法が非常に小さいこともあり、また上述したように従
来知られているところの電極処理方法が非常に多くの問
題点を有していることもあって、現在のチップ部品にお
いては電極部の表面を平滑なものとする処理がほとんど
なされていないのが実情である。

本発明は上述したようなチップ部品の電極部がもつ問
題点を解決し、チップ部品の電極部表面積を小にし、し
かも平滑化してはんだ濡れ性の改善と長期の保存に対し
てはんだ付けの信頼性を向上させることを第１の目的と
している。また、本発明の第２の目的は従来知られてい
るところの電極処理方法のもつ問題点を解決し、機械的
に動く部分をなくし、チップ部品を整列することなく投
入しても、溶融時に互いのチップ部品の電極部同志をく
っつくことなく、溶融処理が可能で、溶融温度も精度よ
くコントロールすることができ、しかもフラックスを使
用せずに量産性よくチップ部品の電極処理を行うことを
目的とするものである。

問題点を解決するための手段 以上のような問題点を解決するために本発明は、絶縁
基体の両端部に電極部を有するチップ部品の電極処理方
法において、電極部を下地層として高融点金属膜または
高融点合金膜を有し、最外層に低融点金属膜または低点
合金膜を保持することにより形成し、この電極部をもつ
チップ部品を筒状容器に入れるとともに温度勾配をもた
せたフラックス性を有するやし油またはグリセリンのい
ずれか１つからなる高沸点液体中に入れて、その高沸点
液体の高温部にて前記電極部の前記低融点金属膜または
低融点合金膜を溶融させた後、低温部にて冷却し、溶融
部を固化させるようにしたものである。

作用 この構成によれば、低融点金属膜（低融点合金膜）が
容器中における高沸点液体の高温部側で溶融され、低温
部側で冷却されるため、溶融時に表面張力が働き、表面
積は小さくなっており、この状態で冷却されることによ
って、メッキ膜などで形成された低融点金属膜（低融点
合金膜）のものと比較して極めて表面積が小さくなり、
しかも表面も平滑になって保存中に異物の付着やガスの
吸着が極端に少ないものとなる。また、溶融時に表面あ
るいはくぼみの内部に吸着、吸蔵していた異物、ガス類
も放出されるので、最外層の膜自体も不純物を含まない
清潔な膜になり、はんだ濡れ性およびはんだ付け信頼性
の向上につながることとなる。そして、電極処理として
は、高沸点液体中をチップ部品が高温部側より低温部側
に移動するだけであり、複雑な設備を使用することな
く、簡単にして実施することができる。また、このよう
に高沸点液体中で溶融、冷却が行われ、しかも低温部側
ではチップ部品の電極同志がくっつくことはないため、
チップ部品を電極処理時に整列させることなく、バラバ
ラの状態で多量に投入するだけで処理ができ、しかもチ
ップ部品が液体と接触しているために加熱、冷却が短時
間で終了することにより、非常に量産性が高いものとな
る。さらに、フラクス性を有するやし油またはグリセリ
ンの高沸点液体中にて溶融、冷却が行われ、空気と触れ
る機会がないので、溶融時でも電極部表面が酸化される
心配がないものである。また、液体中で溶融処理を行う
ということは、空気と比較して、溶融体（低融点金属ま
たは低融点合金）と接触している高沸点液体の比重が大
で、しかも粘度が大であるため、周囲より溶融した金属
に圧力をかけることになり、溶融金属表面状態が波打た
ずに平滑な面になり、厚みも均一なものができることと
なる。高沸点液体としてやし油やグリセリンといったフ
ラックスの作用を有した液体を使用することにより、フ
ラックスは不要となり、そのために設備は簡素化される
とともに処理済チップ部品の洗浄も非常に容易なものと
なる。また、低融点金属膜（低融点合金膜）としては電
気メッキ膜や化学メッキ膜で構成されてなるものが、厚
みを均一に作る上で有利である。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明におけるチップ部品の電極処理方法を
実施するための装置の一例を示す概略構成図である。

第１図において、７は第２図に示したような構造を有
するチップ部品で、第３図と同一符号を付してある。17
は例えば長さ約160cm、内径約9cmのガラス製の筒状容器
で、ここでは縦型に設置されている。18はこの容器17中
に入れられたフラックス性を有する天然植物系オイルで
あるやし油、19は上記筒状容器17の上部外周に設けられ
たマントルヒータなどの加熱器、20は上記筒状容器17の
上面開口部より上記チップ部品７をその容器17内に投入
するためのパーツフィーダである。

この実施例は上述したように筒状容器17を縦型に設置
した例であり、本発明方法を実施するための基本的な装
置構成となるものである。

次に、この第１図の装置を用いて、チップ部品７の電
極部表面を処理する方法について説明する。まず、加熱
器19でガラス製の筒状容器17の上部を250〜280℃に加熱
する。この時、筒状容器17の内部にやし油18が入ってい
るため、やし油18が250〜280℃に加熱される。この加熱
されたやし油18は比重が小になり、下部の比重が大であ
る低温部へは対流せずに上部のみで対流を起こす。その
ために筒状容器17内におけるやし油18に上部より下部へ
向かって高温状態から低温状態となる温度勾配ができ、
底部側は常温を保つことができる。上記のような準備が
整ったところへ、やし油18の液面上方より筒状容器17内
にパーツフィーダ20からチップ部品７を投入する。ここ
で、この実施例で使用したチップ部品７は角板形チップ
抵抗器で、電極部の構造が、最下層はAg−Pd、中間層は
Ni、最外層（低融点金属メッキ膜）にはSn:Pb＝60:40の
厚み７〜10μｍの電気メッキ膜を有したものである。ま
た、上記最外層材料の融点は、180〜190℃である。

そして、上記仕様のチップ部品７をパーツフィーダ20
を使い、250個／分の速度で加熱されたやし油18面に落
下投入する。これにより、チップ部品７はやし油18面に
当り、やし油18中を落下していく。この時、やし油18と
チップ部品７の摩擦のために、チップ部品７は個々に分
離された状態で落下し、250〜280℃に加熱された高温部
で電極の最外層であるSn−Pb合金メッキ膜が溶融され、
温度勾配の付いている低温部に落下していき、やし油18
の温度がおよそ180℃以下になった部分を通過した時点
より溶融部が固化され、表面が滑らかな電極を有したチ
ップ部品７として筒状容器17の底部に溜まる。この時、
筒状容器17の底部は常温であるので、チップ部品７同志
が接触しても電極同志がくっつく心配はない。ここで、
電極表面処理の済んだチップ部品７の取出し方法につい
ては、例えばやし油18の高温部のものを抜出し、部品投
入口より取出すか、または筒状容器17の底部に栓を付け
ておき、その栓を開くことによりやし油18とともに取出
すなどの方法が考えられる。このようにしてチップ部品
７の低融点金属メッキ膜の溶融処理が行われる。

また、溶融されるチップ部品の電極部最外層として
は、電気メッキや化学メッキで構成された低融点金属メ
ッキ膜（低融点合金メッキ膜）に限られることはなく、
溶射や蒸着などにより形成された低融点合金膜（低融点
合金膜）であっても差支えないものである。さらに、こ
れらの低融点金属膜（低融点合金膜）を構成する材料と
しては、上記実施例のはんだの他に、一般によく用いら
れるスズや、さらには鉛などが使用可能なものである。

そして、低融点金属膜（低融点合金膜）の融点は100
〜550℃、膜厚は１μｍ以上であることが好ましい。ま
ず、融点が100℃未満の場合ははんだ付けした後、再溶
融金属膜が部品使用中に自己発熱で溶融してしまうこと
があり、550℃を超える場合は抵抗体や被覆膜が破壊さ
れてしまい、チップ部品としての性能を保持できなくな
る恐れがある。また、膜厚が１μｍ未満の場合、熱処理
後に均一な膜が形成できなく、実装時におけるはんだ付
けの信頼性が落ちることになり、保管中に酸化してしま
うことにもなる。この膜厚は８〜15μｍであれば非常に
はんだ付けがしやすいことが実験により確認されてい
る。

発明の効果 以上のように本発明におけるチップ部品の電極処理方
法は構成されているものであり、数多くの特徴を有して
いる。まず、低融点金属膜（低融点合金膜）が容器中に
おける高沸点液体の高温部側で溶融され、低温部側で冷
却されるため、溶融時に表面張力が働き、表面積は小さ
くなっており、この状態で冷却されることによって、メ
ッキ膜などで形成された低融点金属膜（低融点合金膜）
のものと比較して極めて表面積が小さくなり、しかも表
面も平滑になって保存中に異物の付着やガスの吸着が極
端に少ないものとなる。また、溶融時に表面あるいはく
ぼみの内部に吸着、吸蔵していた異物、ガス類も放出さ
れるので、最外層の膜自体も不純物を含まない清潔な膜
になり、はんだ濡れ性およびはんだ付け信頼性が向上す
ることとなる。そして、電極処理としては、高沸点液体
中をチップ部品が高温部側より低温部側に移動するだけ
であり、複雑な設備を使用することなく、簡単にして実
施することができる。また、このように高沸点液体中で
溶融、冷却が行われ、しかも低温部側ではチップ部品の
電極同志がくっつくことはないため、チップ部品を電極
処理時に整列させることなく、バラバラの状態で多量に
投入するだけで処理ができ、しかもチップ部品が液体と
接触しているために加熱、冷却が短時間で終了すること
により、非常に量産性が高いものとなる。さらに、高沸
点液体中にて溶融、冷却が行われ、空気と触れる機会が
ないので、溶融時でも電極部表面が酸化される心配がな
いものである。また、液体中で溶融処理を行うというこ
とは、空気と比較して、溶融体（低融点金属または低融
点合金）と接触している高沸点液体の比重が大で、しか
も粘度が大であるため、周囲より溶融した金属に圧力を
かけることになり、溶融金属表面状態が波打たずに平滑
な面になり、厚みも均一なものができることとなる。高
沸点液体としてやし油やグリセリンといったフラックス
の作用を有した液体を使用することにより、フラックス
は不要となり、そのために設備は簡素化されるとともに
処理済チップ部品の洗浄も非常に容易なものとなる。ま
た、低融点金属膜（低融点合金膜）としては電気メッキ
膜や化学メッキ膜で構成されてなるものが、厚みを均一
に作る上で有利である。

さらに、本発明の効果を以下に列挙する。

チップ部品を整列することなく投入できるので、チ
ップ部品の寸法に関係なく同一設備で処理することがで
きる。また、寸法の異なったチップ部品を混合して処理
することもできる。

フラックスを使用することなく処理できるため、洗
浄が容易であり、しかもフラックスの焼付きがなく出来
上りがきれいである。

熱媒体が高沸点液体のため、温度コントロールも精
度が高く、高沸点液体とチップ部品が接触しているた
め、熱伝導が早く、溶融および固化の処理が短時間でで
き、しかも溶融処理の信頼性が高い。すなわち、溶融の
失敗がないものとなる。

高沸点液体に温度勾配を付けているため、処理済チ
ップ部品を低温部に一度に山積状態で溜めるとができ、
まとめて一度に取出しが可能で、取出し作業が非常に簡
素化できる。

高沸点液体の種類または比重を選ぶことにより、チ
ップ部品の液体中の通過時間を変えることができる。ま
た、高沸点液体の温度勾配を変えることにより、比重が
変化するのでチップ部品の液体中の通過時間を同じく変
えることができる。これにより、チップ部品の低融点金
属膜または低融点合金膜の種類あるいは寸法形状が変わ
っても容易に対処することができる。

機械的に動く部分が全くないので、設備の故障が皆
無といってよく、稼働率が飛躍的に向上する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明におけるチップ部品の電極処理方法を実
施するための装置の一実施例を示す概略構成図、第２図
はチップ部品の一種である角板形チップ抵抗器を示す断
面図、第３図は従来知られているところのチップ部品の
電極処理方法を実施するための装置の一例を示す概略構
成図である。 １……絶縁基板、２……抵抗体、３……銀系電極膜、４
……ニッケル膜、５……はんだ膜、６……ガラス被覆
膜、７……チップ部品、17……筒状容器、18……やし油
（高沸点液体）、19……加熱器、20……パーツフィー
ダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻本 幸雄 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 斉藤 伊佐見 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 平岡 勇 秋川市油平２番地１ (72)発明者 平山 浩士 東京都多摩郡羽村町神明台３丁目２番地 ２号 (56)参考文献 特開 昭55−99701（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−19073（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基体の両端部に電極部を有するチップ
   部品の電極処理方法において、電極部を下地層として高
   融点金属膜または高融点合金膜を有し、最外層に低融点
   金属膜または低融点合金膜を保持することにより形成
   し、この電極部をもつチップ部品を筒状容器に入れると
   ともに温度勾配をもたせたやし油またはグリセリンのい
   ずれか１つからなる高沸点液体中に入れて、その高沸点
   液体中の高温部にて前記電極部の前記低融点金属膜また
   は低融点合金膜を溶融させた後、低温部にて冷却し、溶
   融部を固化させるようにしたチップ部品の電極処理方
   法。
2. 【請求項２】低融点金属膜にスズまたは鉛を用いてなる
   特許請求の範囲第１項記載のチップ部品の電極処理方
   法。
3. 【請求項３】低融点合金膜にはんだを用いてなる特許請
   求の範囲第１項記載のチップ部品の電極処理方法。
4. 【請求項４】低融点金属または低融点合金膜が電気メッ
   キ膜または化学メッキ膜で構成されてなる特許請求の範
   囲第１項記載のチップ部品の電極処理方法。