JP3855851B2 - セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック電子部品の製造方法に関し、詳しくは、下地電極と、該下地電極上に形成された少なくとも２層のめっき層を備えた複数層構造の外部電極を備えたセラミック電子部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば、代表的な積層セラミック電子部品の一つである積層セラミックコンデンサとしては、図１に示すように、セラミック層２を介して内部電極３を積層したセラミック素子１に下地電極（例えばＡｇ焼付け電極）４を形成し、この下地電極４上にはんだくわれを防止するためのＮｉめっき層（第１めっき層）５を形成し、さらに、Ｎｉめっき層５上にはんだ付け性を向上させるためのＳｎめっき層やはんだめっき層（第２めっき層）６を形成してなる複数層構造の外部電極７を備えた積層セラミックコンデンサが広く用いられている。
【０００３】
上述のような複数層構造の外部電極７を形成するにあたっては、通常、セラミック素子１に導電ペーストを塗布して、焼き付けすることにより下地電極４を形成した後、Ｎｉめっき、及びＳｎめっき（又ははんだめっき）を順次電解めっき法にて行い、第１めっき層５及び第２めっき層６を形成する方法が用いられている。
【０００４】
ところで、従来の下地電極上へのめっき膜の形成方法として、例えば、めっき用電極を備えた容器内に電子部品（チップ）と導電メディアとを入れ、容器を振動させながらめっきを行う方法が考えられているが、この方法では、場合によっては、容器内においてチップどうしがくっつくという不都合が生じていた。
【０００５】
また、チップどうしのくっつきを防止するために、容器内にさらに分散メディア（例えば鉄球などをシリコーン樹脂で被覆した絶縁物粒体）を投入して、めっきを行う方法（特開平５−７０９９９号）も考えられている。分散メディアの投入は、チップどうしのくっつき不良の発生を抑制するには効果的であるが、分散メディアの存在により、めっき層の厚みを均一化しにくくなるという難点がある。さらに、分散メディアを添加すると、容器に一度に投入することが可能なチップの量がそれだけ減少し、生産効率が低下するという問題点もある。
【０００６】
本発明者等の検討結果によると、めっき層としてのＳｎの膜厚にばらつきがあっても性能上さほど問題ではないが、Ｎｉの膜厚にばらつきが生じると、下地電極の保護機能が発揮できなくなるなどの問題が生じることがわかった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、下地電極にめっきを行って外部電極を形成する工程において、被めっき物（セラミック素子）どうしのくっつき不良の発生を抑制し、かつ、めっき層の厚みのばらつきを低減して、歩留まりよく、信頼性の高いセラミック電子部品を効率よく製造することが可能なセラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、発明者等は、種々の実験、検討を行い、
めっき工程で生じる電子部品（チップ）のくっつき不良は、主として、Ｓｎめっき工程又ははんだめっき工程で発生し、Ｓｎ又はんだ以外のめっき工程では発生しにくいという知見を得た。
そして、かかる知見に基づいて、さらに実験、検討を行って本発明を達成した。
【０００９】
すなわち、本発明（請求項１）のセラミック電子部品の製造方法は、
セラミック素子の表面に、外部電極が配設され、かつ、前記外部電極が下地電極と、該下地電極上に形成された少なくとも２層のめっき層を備えた複数層構造の外部電極を備えたセラミック電子部品の製造方法において、
セラミック素子に下地電極を形成する工程と、
下地電極が形成された多数のセラミック素子に導電メディアを添加し、めっき浴中で撹拌しつつ電解めっきを行うことにより、Ｓｎ又ははんだ以外の材料よりなる第１めっき層を形成する工程と、
下地電極と第１めっき層が形成されたセラミック素子に、導電メディアと、少なくとも表面が絶縁体から形成された絶縁性分散メディアを添加し、めっき浴中で撹拌しつつ電解めっきを行うことにより、Ｓｎ又ははんだよりなる第２めっき層を形成する工程と
を具備することを特徴としている。
【００１０】
第１めっき層である例えばＮｉめっき層を形成する工程において、絶縁性分散メディアを添加せずに、導電メディアのみを添加してＮｉの電解めっきを行うことにより、セラミック素子のくっつき不良を引き起こすことなく（絶縁性分散メディアを添加しなくてもＮｉめっき工程ではくっつき不良が生じにくい）、膜厚ばらつきの少ないＮｉめっき膜を形成することが可能になるとともに、絶縁性分散メディアを添加しないので、その分だけ一度に処理することが可能な電子部品（セラミック素子）の量を多くすることが可能になり、生産効率を向上させることが可能になる。
一方、第１めっき層上にＳｎ又ははんだよりなる第２めっき層を形成する工程においては、導電メディアと絶縁性分散メディアの両方を添加してＳｎ又ははんだの電解めっきを行うようにしているので、絶縁性分散メディアの働きで、セラミック素子のくっつき不良の発生を防止しつつ、確実にＳｎ又ははんだよりなる第２めっき層を形成することが可能になり、信頼性の高い電子部品を効率よく製造することが可能になる。
なお、本発明において、好ましく用いられる導電メディアとしては、スチールボールなどの導電金属材料からなる球状体が例示される。
また、絶縁性分散メディアとしては、樹脂やゴムなどの絶縁性材料で表面を被覆したスチールボールなどを用いることが可能であり、特にゴムで表面を被覆したスチールボールを用いることにより、割れや欠けなどの発生を防止して、外観不良の少ないセラミック電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００１１】
また、請求項２のセラミック電子部品の製造方法は、前記第１めっき層が、Ｎｉめっき層であることを特徴としている。
【００１２】
積層セラミックコンデンサなどのセラミック電子部品においては、下地電極の保護のためにＮｉめっき層を第１めっき層として形成することが一般に行われているが、そのような場合に本発明を適用することにより、第１めっき膜層であるＮｉめっき層と、第２めっき膜層であるＳｎめっき層又ははんだめっき層を備えた外部電極を確実に形成することが可能になり、特に有意義である。
【００１３】
また、請求項３のセラミック電子部品の製造方法は、前記絶縁性分散メディアが、直径が５〜１０mmの球状体であることを特徴としている。
【００１４】
絶縁性分散メディアとして、直径が５〜１０mmの球状体を用いることにより、セラミック素子を確実に分散させてセラミック素子どうしがくっつくことを防止することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。
なお、直径が５mm未満になると、分散の効果が不十分になり、また、１０mmを超えても、チップどうしのくっつき不良が起こる傾向がある。
なお、絶縁性分散メディアの大きさや添加量は、分散の対象物であるセラミック素子の形状や大きさなどを考慮して決定することが望ましい。
【００１５】
また、請求項４のセラミック電子部品の製造方法は、
めっき液を入れるめっき槽と、
めっき用電極を備え、めっき槽に浸漬された状態で、回転軸心が略垂直となるように回転するとともに、略垂直方向に揺動可能に構成された回転揺動容器と
を備えためっき装置を用い、
下地電極が形成されたセラミック素子及び導電メディアを回転揺動容器に投入し、回転揺動容器を回転、揺動させながら電解めっきを行うことによりＳｎ又ははんだ以外の材料よりなる第１めっき層を形成し、
次いで、下地電極と第１めっき層が形成されたセラミック素子、導電メディア及び絶縁性分散メディアを回転揺動容器に投入し、回転揺動容器を回転、揺動させながら電解めっきを行うことによりＳｎ又ははんだよりなる第２めっき層を形成すること
を特徴としている。
【００１６】
上述のように構成されためっき槽と回転揺動容器とを備えためっき装置を用いて電解めっきを行うことにより、セラミック素子どうしのくっつき不良の発生をさらに確実に抑制、防止して、信頼性の高いセラミック電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
［実施形態１］
この実施形態では、図１に示すように、セラミック層２を介して内部電極３を積層したセラミック素子１に、下地電極（例えばＡｇ焼付け電極）４、下地電極４上に形成されたＮｉめっき層（第１めっき層）５、及びＮｉめっき層５上に形成されたはんだ付け性を向上させるためのＳｎめっき層（第２めっき層）６からなる複数層構造の外部電極７が配設された構造を有する積層セラミックコンデンサを製造する工程で、下地電極４上にＮｉめっき層５及びＳｎめっき層６を形成する場合を例にとって説明する。
【００１８】
＜めっき装置＞
この実施形態では、図２に示すように構成されためっき装置を用いてＮｉ及びＳｎの電解めっきを行った。
このめっき装置１１は、めっき装置本体１２と、めっき槽１３を備えている。めっき装置本体１２は、被めっき物であるセラミック素子１を収容するバスケット（回転揺動容器）１６、バスケット１６を回転させるとともに、上下に揺動させるための振動を発生させる駆動部１４と、駆動部１４からのエネルギーを伝達して、バスケット１６を駆動する駆動軸１５を備えており、バスケット１６は、駆動軸１５に連設されている。なお、バスケット１６は、特に図示しないがメッシュ状に形成されており、上面側は開口している。
【００１９】
また、駆動部１４は、偏心モータ１７を備えており、所定の偏心荷重１８を付加することにより偏心振動エネルギーを発生するように構成されている。また、偏心モータ１７を支持するモータ支持枠部材１９は振動受板２０と接続され、さらに、この振動受板２０はバネ２１によって駆動部１４のケース２２に接続されている。
また、駆動軸１５は、振動受板２０と接続されており、駆動軸１５の一部と、これに連設されたバスケット１６がめっき槽１３に浸漬される。なお、この状態において、駆動軸１５及びバスケット１６は、めっき用の陰極電極部となる。
【００２０】
＜Ｎｉめっき層（第１めっき層）の形成＞
次に、図２に示すめっき装置１１を用いてＮｉめっき層（第１めっき層）を形成する方法について説明する。
図３に示すように、下地電極４が形成された長さ１．０mm、幅０．５mm、高さ０．５mmの寸法のセラミック素子１を、図２に示すように、導電メディアである直径が０．６mmのスチールボール３１とともに、バスケット１６に投入して、Ｎｉめっき浴に浸漬し、通電しながら、バスケット１６を回転軸心が垂直になるような姿勢で（すなわち、水平方向に）回転させるとともに、上下方向に揺動させながら電解めっきを行い、図４に示すように、下地電極４上に、第１めっき層であるＮｉめっき層５を形成した。前記セラミック素子１とスチールボール３１は等量とした。
【００２１】
なお、このときのＮｉめっき条件は、以下の通りとした。
(ａ)電流 ：０．３（Ａ／ｄｍ²）
(ｂ)振動周波数 ：３０Ｈｚ
(ｃ)めっき時間 ：６０min
【００２２】
＜Ｓｎめっき層（第２めっき層）の形成＞
水洗後、下地電極４上にＮｉめっき層（第１めっき層）５が形成されたセラミック素子１（図４）を、図２に示すように、導電メディアである直径が０．６mmのスチールボール３１、ゴムでスチールボールの表面をコーティングした、直径が７．５mmの絶縁性分散メディア３２とともに、バスケット１６に投入して、Ｓｎめっき浴に浸漬し、通電しながら、バスケット１６を回転軸心が垂直になるような姿勢で（すなわち、水平方向に）回転させるとともに、上下方向に揺動させながら電解めっきを行い、図１に示すように、第１めっき層であるＮｉめっき層５上に、第２めっき層であるＳｎめっき層６を形成した。スチールボールと分散メディア３２の投入量は１：８とした。
【００２３】
なお、このときのＳｎめっき条件は、以下の通りとした。
(ａ)電流 ：０．３（Ａ／ｄｍ²）
(ｂ)振動周波数 ：６０Ｈｚ
(ｃ)めっき時間 ：６０min
【００２４】
また、比較のため、以下の条件で、Ｎｉめっき及びＳｎめっきを行って、第１めっき層であるＮｉめっき層、及び第２めっき層であるＳｎめっき層を形成した。
(１)比較例１
Ｎｉめっき工程及びＳｎめっき工程のいずれの工程でも、導電メディアと絶縁性分散メディアを添加してめっきを行った。
(２)比較例２
Ｎｉめっき工程では導電メディアと絶縁性分散メディアの両方を添加し、Ｓｎめっき工程では導電メディアのみを添加してめっきを行った。
(３)比較例３
Ｎｉめっき工程及びＳｎめっき工程のいずれの工程でも、導電メディアのみを添加し、絶縁性分散メディアは添加せずにめっきを行った。
【００２５】
上記実施形態にかかる方法（実施例１）と、上記比較例１，２及び３の方法で外部電極を形成した場合における、くっつき不良の発生率、Ｎｉめっき層及びＳｎめっき層の膜厚とそのばらつき（ＣＶ値）を調べた。その結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表１より、Ｎｉめっき工程及びＳｎめっき工程のいずれの工程でも、導電メディアと絶縁性分散メディアを添加してめっきを行った比較例１においては、くっつき不良は発生していないが、比較例２及び３と比較して、Ｎｉめっき層の厚みが薄くなったり、ばらつきが大きくなったりしていることがわかる。なお、Ｓｎめっき層の厚みは多少ばらつきがあっても実用上ほとんど影響はないことが確認できている。
【００２８】
また、比較例２のように、Ｓｎめっき工程で絶縁性分散メディアを添加せずにめっきを行った場合、くっつき不良が発生することがわかる。
【００２９】
また、比較例３のように、Ｎｉめっき工程及びＳｎめっき工程のいずれの工程でも、導電メディアのみを添加し、絶縁性分散メディアは添加せずにめっきを行った場合、Ｎｉめっき層及びＳｎめっき層のいずれも、厚みが大きく、しかも厚みのばらつきが小さくなっているが、くっつき不良が発生することがわかる。
【００３０】
これに対し、本発明の実施例１では、Ｎｉめっき工程で導電メディアのみを添加してめっきを行うようにしているので、膜厚が大きく、かつ、膜厚ばらつきの小さいＮｉめっき層を形成することが可能になるとともに、Ｓｎめっき工程では、導電メディアと絶縁性分散メディアを添加してめっきを行うようにしているので、くっつき不良の発生を確実に防止できることがわかる。
なお、上記実施形態では、スチールボールの表面をゴムでコーティングした絶縁性分散メディアを用いているので、めっきに電気的な悪影響を及ぼしたり、セラミック素子に欠けや割れを発生させたりすることがなく、外観不良の少ないセラミック電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００３１】
［実施形態２］
上記実施形態１と同様の条件で、第１めっき層であるＮｉめっき層の上に、第２めっき層としてＳｎ・Ｐｂ系はんだめっき層を形成した。
また、上記実施形態１の比較例１，２，３の条件と同様の条件（この実施形態２では、比較例４，５，６が、上述の比較例１，２，３に対応する）で、Ｎｉめっき及びＳｎ・Ｐｂ系はんだめっきを行い、第１めっき層であるＮｉめっき層、及び第２めっき層であるＳｎ・Ｐｂ系はんだめっき層を形成した。
【００３２】
そして、この実施形態２にかかる方法（実施例２）と、上記比較例４，５及び６の方法で外部電極を形成した場合における、くっつき不良の発生率、Ｎｉめっき層及びＳｎ・Ｐｂ系はんだめっき層の膜厚とそのばらつき（ＣＶ値）を調べた。その結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】

【００３４】
表２より、Ｎｉめっき工程及びＳｎ・Ｐｂ系はんだめっき工程のいずれの工程でも、導電メディアと絶縁性分散メディアを添加してめっきを行った比較例４においては、くっつき不良は発生していないが、Ｎｉめっき層及びＳｎ・Ｐｂ系はんだめっき層の厚みのばらつきが大きくなっていることがわかる。
【００３５】
また、比較例５のように、Ｓｎ・Ｐｂ系はんだめっき工程で絶縁性分散メディアを添加せずにめっきを行った場合、くっつき不良が発生するとともに、Ｎｉめっき層の厚みのばらつきが大きくなることがわかる。
【００３６】
また、比較例６のように、Ｎｉめっき工程及びＳｎ・Ｐｂ系はんだ系めっき工程のいずれの工程でも、導電メディアのみを添加し、絶縁性分散メディアは添加せずにめっきを行った場合、Ｎｉめっき層及びＳｎ・Ｐｂ系はんだめっき層のいずれも、厚みのばらつきが小さくなっているが、くっつき不良が発生することがわかる。
【００３７】
これに対し、本発明の実施例２では、Ｎｉめっき工程で導電メディアのみを添加してめっきを行うようにしているので、膜厚が大きく、かつ、膜厚ばらつきの小さいＮｉめっき層を形成することが可能になるとともに、Ｓｎ・Ｐｂ系はんだめっき工程では、導電メディアと絶縁性分散メディアを添加してめっきを行うようにしているので、くっつき不良の発生を確実に防止できることがわかる。
【００３８】
なお、上記実施形態では、下地電極がＡｇ焼付け電極である場合を例にとって説明したが、本発明は、下地電極の種類に特別の制約はなく、下地電極がＡｇ、Ｃｕ、Ａｇ／Ｐｄなどである場合にも適用することが可能である。
【００３９】
また、上記実施形態では、第１めっき層がＮｉめっき層である場合を例にとって説明したが、本発明は、第１めっき層がその他の材料（例えばＣｕ、Ａｇなど）よりなるものである場合にも適用することが可能である。
また、上記実施形態では、積層セラミックコンデンサを例にとって説明したが、本発明は、積層セラミックコンデンサに限らず、種々のセラミック電子部品を製造する場合に広く適用することが可能である。
【００４０】
さらに上記実施形態では、下地電極上に形成するめっき層を２層のものとしているが、３層以上（例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｓｎ）であってもよい。この場合好ましくは、Ｓｎ又ははんだめっき層は最外層に位置することが望ましい。
本発明は、さらにその他の点においても上記実施形態に限定されるものではなく、絶縁性分散メディア及び導電メディアの添加割合や構成材料、セラミック素子に用いられているセラミックの種類や、セラミック素子の構成などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００４１】
【発明の効果】
上述のように、本発明（請求項１）のセラミック電子部品の製造方法は、第１めっき層としてＳｎ又ははんだ以外の材料よりなるめっき膜を形成する工程においては、絶縁性分散メディアを添加せずに、導電メディアを添加して電解めっきを行い、第１めっき層上にＳｎ又ははんだよりなる第２めっき層を形成する工程においては、導電メディアと絶縁性分散メディアの両方を添加して電解めっきを行うようにしている。
その結果、第１めっき層を形成する工程では、セラミック素子のくっつき不良を引き起こすことなく（絶縁性分散メディアを添加しなくてもくっつき不良が生じにくい）、膜厚ばらつきの少ないめっき層を形成することが可能になるとともに、絶縁性分散メディアを添加しないので、一度にめっき処理することが可能な電子部品（セラミック素子）の量を増やすことが可能になり、生産効率を向上させることが可能になる。
また、第１めっき層上に、Ｓｎ又ははんだよりなる第２めっき層を形成する工程においては、導電メディアと絶縁性分散メディアの両方を添加して電解めっきを行うようにしているので、絶縁性分散メディアの働きで、セラミック素子のくっつき不良の発生を抑制、防止しつつ、確実にＳｎ又ははんだよりなる第２めっき層を形成することが可能になり、信頼性の高い電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００４２】
積層セラミックコンデンサなどのセラミック電子部品においては、下地電極の保護のために第１めっき層としてＮｉめっき層を形成し、はんだ付け性を向上させるために、第２めっき層として、Ｓｎめっき層又ははんだめっき層を形成することが一般に行われているが、かかる場合に、請求項２のように、本発明を適用することにより、第１めっき膜層であるＮｉめっき層と、第２めっき膜層であるＳｎめっき層又ははんだめっき層を備えた外部電極を確実に形成することが可能になり、特に有意義である。
【００４３】
また、請求項３のセラミック電子部品の製造方法のように、絶縁性分散メディアとして、直径が５〜１０mmの球状体を用いた場合、セラミック素子を確実に分散させてセラミック素子どうしのくっつき不良の発生を防止することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。
【００４４】
また、請求項４のセラミック電子部品の製造方法のように、めっき液を入れるめっき槽と、めっき用電極を備え、めっき槽に浸漬された状態で、回転軸心が略垂直となるように回転するとともに、略垂直方向に揺動可能に構成された回転揺動容器とを備えためっき装置を用いて電解めっきを行うことにより、セラミック素子どうしのくっつき不良の発生をさらに確実に抑制、防止して、信頼性の高いセラミック電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる方法で製造されるセラミック電子部品（積層セラミックコンデンサ）を示す断面図である。
【図２】本発明のセラミック電子部品の製造方法を実施するのに用いためっき装置の構成を示す正面断面図である。
【図３】本発明のセラミック電子部品の製造方法の一工程を示す図であって、第１めっき層を形成する前の下地電極のみが形成された状態のセラミック素子を示す断面図である。
【図４】本発明のセラミック電子部品の製造方法の一工程を示す図であって、下地電極上に第１めっき層が形成された状態のセラミック素子を示す断面図である。
【符号の説明】
１ セラミック素子
２ セラミック層
３ 内部電極
４ 下地電極
５ Ｎｉめっき層（第１めっき層）
６ Ｓｎめっき層（第２めっき層）
７ 外部電極
１１ めっき装置
１２ めっき装置本体
１３ めっき槽
１４ 駆動部
１５ 駆動軸
１６ バスケット
１７ 偏心モータ
１８ 偏心荷重
１９ モータ支持枠部材
２０ 振動受板
２１ バネ
２２ ケース
３１ 導電メディア（スチールボール）
３２ 絶縁性分散メディア

Claims (4)

1. セラミック素子の表面に、外部電極が配設され、かつ、前記外部電極が下地電極と、該下地電極上に形成された少なくとも２層のめっき層を備えた複数層構造の外部電極を備えたセラミック電子部品の製造方法において、
   セラミック素子に下地電極を形成する工程と、
   下地電極が形成された多数のセラミック素子に導電メディアを添加し、めっき浴中で撹拌しつつ電解めっきを行うことにより、Ｓｎ又ははんだ以外の材料よりなる第１めっき層を形成する工程と、
   下地電極と第１めっき層が形成されたセラミック素子に、導電メディアと、少なくとも表面が絶縁体から形成された絶縁性分散メディアを添加し、めっき浴中で撹拌しつつ電解めっきを行うことにより、Ｓｎ又ははんだよりなる第２めっき層を形成する工程と
   を具備することを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。
2. 前記第１めっき層が、Ｎｉめっき層であることを特徴とする請求項１記載のセラミック電子部品の製造方法。
3. 前記絶縁性分散メディアが、直径が５〜１０mmの球状体であることを特徴とする請求項１又は２記載のセラミック電子部品の製造方法。
4. めっき液を入れるめっき槽と、
   めっき用電極を備え、めっき槽に浸漬された状態で、回転軸心が略垂直となるように回転するとともに、略垂直方向に揺動可能に構成された回転揺動容器と
   を備えためっき装置を用い、
   下地電極が形成されたセラミック素子及び導電メディアを回転揺動容器に投入し、回転揺動容器を回転、揺動させながら電解めっきを行うことによりＳｎ又ははんだ以外の材料よりなる第１めっき層を形成し、
   次いで、下地電極と第１めっき層が形成されたセラミック素子、導電メディア及び絶縁性分散メディアを回転揺動容器に投入し、回転揺動容器を回転、揺動させながら電解めっきを行うことによりＳｎ又ははんだよりなる第２めっき層を形成すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセラミック電子部品の製造方法。

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