JP4461907B2 - 電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、電子部品の製造方法に関するもので、特に、電子部品本体の外表面上に形成された外部電極の表面を与えるめっき膜を形成するためのめっき工程を備える、電子部品の製造方法に関するものである。

図２には、この発明にとって興味ある電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ１が断面図で示されている（たとえば、特許文献１参照）。

図２に示した積層セラミックコンデンサ１は、互いに対向する２つの端面２および３ならびにこれら２つの端面２および３間を連結する側面４を有する、直方体状の電子部品本体５を備えている。

電子部品本体５は、積層された複数の誘電体セラミック層６を備え、誘電体セラミック層６間の特定の界面に沿って、複数の内部電極７および８が形成される。内部電極７および８は、互いの間に静電容量を形成するように誘電体セラミック層６を介して対向した状態にあり、電子部品本体５の一方の端面２にまで引き出される内部電極７と他方の端面７にまで引き出される内部電極８とが交互に配置されている。

電子部品５の端面２および３上には、それぞれ、内部電極７および８に電気的に接続される外部電極９および１０が形成される。

外部電極９および１０は、それぞれ、下地層１１および１２を備えている。下地層１１および１２は、たとえば銅を導電成分として含む導電性ペーストの焼付けによって形成されるもので、この導電性ペーストの付与にあたっては、電子部品本体５の各端部を、所定の厚みを有する導電性ペースト層に浸漬することが行なわれる。そのため、下地層１１および１２は、それぞれ、電子部品本体５の端面２および３上だけでなく、側面４の各端部上にまで及ぶように形成される。

下地層１１および１２上には、それぞれ、めっき膜１３および１４が形成される。めっき膜１３および１４は、たとえば、めっき槽内に複数個の電子部品本体５と複数個の導電性のメディアとを投入した状態で、複数個の電子部品本体５に対して同時に電気めっきを施すことによって形成される。めっき膜１３および１４の各々は、たとえば、ニッケルめっき膜１５および１６とその上に形成される錫めっき膜１７および１８とによって構成される。
特開２００１−２１０５４５号公報

図２に示した積層セラミックコンデンサ１のようなチップ状の電子部品は、適宜の実装基板上に表面実装された状態で用いられる。この実装にあたっては、通常、自動実装機が用いられ、電子部品は、自動実装機に備える吸着ノズルによって吸着された状態で搬送される。

近年、電子部品の小型化がかなり進んでいる。たとえば、図２に示すような積層セラミックコンデンサ１にあっては、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍあるいはそれ以下といった寸法にまで小型化されている。このように、積層セラミックコンデンサ１が小型化されたとき、それに応じて、外部電極９および１０間の間隔が狭くなってくる。その結果、図３（ａ）を参照して説明すると、自動実装の際、積層セラミックコンデンサ１を吸着するため、吸着ノズル２１が、矢印２２で示すように、積層セラミックコンデンサ１に近接したとき、吸着ノズル２１の先端は、外部電極９および１０における、電子部品本体５の側面４上に位置する部分に接触するようになる。

吸着ノズル２１と外部電極９および１０とが上述のような位置関係にある場合、実装基板上に積層セラミックコンデンサ１をマウントした後、吸着ノズル２１による真空吸引を止めて、吸着ノズル２１を、図３（ｂ）において矢印２３で示すように上昇させたとき、吸着ノズル２１から積層セラミックコンデンサ１が離れず、吸着ノズル２１の先端に付着したまま、吸着ノズル２１とともに上昇するエラー、いわゆる「持ち帰り」エラーが生じることがある。

このようなエラーの原因について調査したところ、このエラーは、図３（ｂ）に示すように、吸着ノズル２１の先端が外部電極９および１０に食い込むことによって生じることがわかった。そして、このような食い込みは、外部電極９および１０において、錫めっき膜１７および１８のような比較的軟らかい膜が比較的厚い膜厚をもって存在している場合に生じやすい。

他方、めっき膜１３および１４を形成するためのめっき工程を実施しているとき、一般的には、下地層１１および１２の各々の先端となる、電子部品本体５の側面４上に位置する部分において、めっき電流が集中しやすい。その結果、図４において一方のめっき膜１４について図示するように、めっき膜１３および１４の各々の側面４上でのめっき膜厚Ｔ１は、端面２および３の各々上でのめっき膜厚Ｔ２に比べて、より厚くなる傾向がある。たとえば、前述したような１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍあるいはそれ以下の寸法の積層セラミックコンデンサ１にあっては、めっき膜厚Ｔ１／Ｔ２の比が１．２以上となることがある。

このような場合、端面２および３の各々上でのめっき膜厚Ｔ２を十分な厚みにしようとすると、側面４上でのめっき膜厚Ｔ１を必要以上に厚くせざるを得なくなる。このことは、前述した「持ち帰り」エラーをより生じやすくさせてしまう。

なお、めっき膜厚Ｔ１／Ｔ２の比をより１に近づけるため、下地層１１および１２の各々の側面４上に位置する部分の寸法を大きくして、この部分での電流集中を緩和することが考えられる。しかしながら、このような対策を講じた場合、外部電極９および１０間の間隔が狭くなり、電気的短絡が生じやすくなるという問題に遭遇する。

以上、図２に示した積層セラミックコンデンサ１といった特定的な電子部品について課題を説明したが、このような課題は、積層セラミックコンデンサ以外の電子部品においても遭遇し得る。

そこで、この発明の目的は、上述のような課題を解決し得る、電子部品の製造方法、より特定的には、めっき膜厚Ｔ１／Ｔ２の比を１に近づけることが可能なめっき工程での条件を提供しようとすることである。

この発明に係る電子部品の製造方法は、互いに対向する２つの端面および２つの端面間を連結する側面を有する、直方体状の電子部品本体を用意する工程と、電子部品本体の２つの端面上および側面の両端部上に、外部電極を形成する工程とを備えている。上述した外部電極を形成する工程は、電子部品本体の２つの端面上および側面の両端部上に、導電性の下地層を形成する工程と、めっき槽内に複数個の電子部品本体と複数個の導電性のメディアとを投入した状態で、これら電子部品本体とメディアとを攪拌し、互いに接触させながら、複数個の電子部品本体に対して同時に電気めっきを施すことによって、下地層の表面にめっき膜を形成する、めっき工程とを備えている。そして、このめっき工程において、錫めっき工程が実施される。

このような電子部品の製造方法において、この発明では、前述した技術的課題を解決するため、次のような条件の下でめっき工程が実施される。すなわち、めっき槽内の複数個の電子部品本体の下地層の総表面積に対して、複数個のメディアの総表面積が１．５〜３．５倍になるようにするとともに、下地層側の単位面積あたりのめっき膜重量をＡ、メディア側の単位面積あたりのめっき膜重量をＢとしたとき、｛Ａ／（Ａ＋Ｂ）｝×１００［％］で表される分配率が３０〜５０％となるようにすることを特徴としている。

上述しためっき工程では、振動めっき法が適用されることが好ましい。

この発明によれば、めっき工程において、電子部品本体の下地層の総表面積に対して、メディアの総表面積が１．５〜３．５倍になるように、電子部品本体およびメディアの各々の数量を調整しながら、分配率が３０〜５０％となるようにめっき工程を実施するので、後述する実験例の結果からわかるように、電子部品本体の側面でのめっき膜厚をそれほど厚くすることなく、端面におけるめっき膜厚を十分に得ることができ、側面でのめっき膜厚／端面でのめっき膜厚の比をたとえば１．２未満とすることができる。その結果、前述したような自動実装時において、「持ち帰り」エラーを生じさせにくくすることができる。

この発明の一実施形態の説明を、再び図２等を参照しながら、電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ１の製造方法について行なう。積層セラミックコンデンサ１の構造についての説明は、前述したとおりであるので、ここでの説明は省略する。

この発明に従って、積層セラミックコンデンサ１を製造するため、まず、たとえば銅を導電成分として含む導電性ペーストの焼付けによって下地層１１および１２が形成された電子部品本体５が用意される。このように下地層１１および１２が形成された電子部品本体５は、次に、図１に示すようなめっき装置３１を用いてめっき処理される。

図１に示しためっき装置３１は、振動めっき法を適用するものである。めっき装置３１は、めっき液３２が収容されためっき槽３３を備え、めっき槽３３内には、振動かご３４が配置される。振動かご３４は、めっき液３２の通過を許容する構造とされ、その底面上には、陰極３５が設けられる。他方、陽極３６が、めっき槽３３内の適当な位置に配置される。

振動かご３４には、シャフト３７が取り付けられ、駆動部３８から与えられる振動が、シャフト３７を通して、振動かご３４に伝達される。駆動部３８には、図示を省略するが、偏心荷重が取り付けられたモータが内蔵され、このモータの回転によって、上述した振動が発生する。振動かご３４に与えられた振動は、矢印３９によって図解的に示すように、振動かご３４を水平面方向に旋回させながら垂直方向に微揺動させる。

振動かご３４内には、複数個の電子部品本体５と複数個の導電性のメディア４０とが投入される。前述したように振動かご３４に与えられる振動によって、これら電子部品本体５とメディア４０とは、ランダムに攪拌され、種々の態様で互いに接触する機会が与えられ、その結果、複数個の電子部品本体５に対して同時に電気めっきが施され、下地層１１および１２の各々の表面にめっき膜１３および１４がそれぞれ形成される。

前述したように、めっき膜１３および１４の各々として、ニッケルめっき膜１５および１６ならびに錫めっき膜１７および１８を形成しようとする場合には、図１に示すようなめっき装置３１を用いて、まず、ニッケルめっきを施す工程が実施され、その後、錫めっきを施す工程が実施される。

上述のようなめっき工程は、次のような条件下で実施される。

まず、振動かご３４内に収容される電子部品本体５およびメディア４０の各々の数量に関しては、電子部品本体５の下地層１１および１２の総表面積に対して、メディア４０の総表面積が１．５〜３．５倍になるようにされる。

また、めっき工程を実施したとき、めっき膜１３および１４が、電子部品本体５の下地層１１および１２上ならびにメディア４０上の双方に形成されるが、下地層１１および１２側の単位面積あたりのめっき膜重量をＡ、メディア４０側の単位面積あたりのめっき膜重量をＢとしたとき、｛Ａ／（Ａ＋Ｂ）｝×１００［％］で表される分配率が３０〜５０％となるようにされる。

なお、下地層１１および１２側の単位面積あたりのめっき膜重量Ａは、めっきによる全電子部品本体５の重量増加分を、電子部品本体５の下地層１１および１２の総表面積で除した商として求めることができ、メディア４０側の単位面積あたりのめっき膜重量Ｂは、めっきによる全メディア４０の重量増加分を、メディア４０の総表面積で除した商として求めることができる。

上述した条件下でめっき工程を実施することによって、図４を参照して説明すると、めっき膜１４の側面４でのめっき膜厚Ｔ１を、端面３でのめっき膜厚Ｔ２のたとえば１．２倍未満とすることができ、自動実装時の「持ち帰り」エラーの発生率を低減することができる。

なお、めっき装置３１を用いてめっき工程を実施するとき、振動かご３４内に、電子部品本体５およびメディア４０に加えて、図示しないが、絶縁物粒体を投入し、振動かご３４内での攪拌効果を高めるようにしてもよい。

次に、この発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。

この実験例では、試料として、図２に示すような積層セラミックコンデンサ１を作製した。

作製された積層セラミックコンデンサ１は、０．６ｍｍ×０．３ｍｍ×０．３ｍｍの寸法を有する電子部品本体５を備え、内部電極７および８は、ニッケルを主成分とするものであった。また、外部電極９および１０において、銅を含む導電性ペーストの焼付けによって、端面２および３での平均厚みが２０μｍの下地層１１および１２を形成し、その上に、端面２および３での平均厚みが３μｍのニッケルめっき膜１５および１６を形成し、さらにその上に、端面２および３での平均厚みが３μｍの錫めっき膜１７および１８を形成した。また、外部電極９および１０間の間隔を約０．３ｍｍとした。

このような積層セラミックコンデンサ１を作製するため、外部電極９および１０における下地層１１および１２のみが形成された段階にある電子部品本体５を用意し、図１に示すようなめっき装置３１を用いて、振動かご３４の振動周波数を３０Ｈｚとしながら、ニッケルめっき膜１５および１６ならびに錫めっき膜１７および１８を形成した。

上述しためっき装置３１を用いての振動めっき工程において、振動かご３４に収容される複数個の電子部品本体５の数量は、メスシリンダ測定で２４ｃｍ³ であった。この場合、電子部品本体５の下地層１１および１２の総表面積は、計算によれば、２０ｄｍ² となった。

他方、上述した複数個の電子部品本体５とともに振動かご３４に投入されるメディア４０として、表面にニッケルめっきおよび錫めっきが施されたスチールショットを用いた。そして、メスシリンダ測定で４８ｃｍ³ の数量となるメディア４０を振動かご３４に投入した。

ここで、メディア４０として、表１の「メディア径」の欄に示されるように、０．２０〜０．５５ｍｍの範囲内で異なる平均直径を有する複数種類のものを用いた。表１の「メディア総表面積」には、上述したメディア４０の数量および「メディア径」から計算によって求めた、振動かご３４に収容されている複数個のメディア４０の総面積が示されている。

また、表１の「表面積比率」の欄には、前述した下地層１１および１２の総表面積である２０ｄｍ² に対する、上述の「メディア総表面積」の比率が示されている。

また、表１の「分配率」の欄には、めっき工程によって形成されためっき膜１３および１４に関して、下地層１１および１２側の単位面積あたりのめっき膜重量をＡ、メディア４０側の単位面積あたりのめっき膜重量をＢとしたとき、｛Ａ／（Ａ＋Ｂ）｝×１００の式に基づいて求められた分配率［％］が示されている。

なお、上述の下地層１１および１２側の単位面積あたりのめっき膜重量Ａは、全電子部品本体５のめっきによる重量増加分を、下地層１１および１２の総表面積で除した商として求められたものであり、他方、メディア４０側の単位面積あたりのめっき膜重量Ｂは、全メディア４０のめっきによる重量増加分を、全メディア４０の総表面積で除した商として求められたものである。

表１の「電流値」は、実際のめっき工程において適用した電流値を示し、「電流密度」は、この「電流値」から算出されたものである。これら「電流値」および「電流密度」は、各試料において、ニッケルめっき膜１５および１６ならびに錫めっき膜１７および１８の各々に関して、端面２および３で３μｍの平均厚みが得られるようにした「電流値」および「電流密度」に相当している。

表１の「めっき膜厚の側面／端面比」は、得られためっき膜１３および１４の端面２および３でのめっき膜厚Ｔ２に対する、側面４でのめっき膜厚Ｔ１の比、すなわちＴ１／Ｔ２比を示したものである。

表１の「エラー率」は、各試料に係る積層セラミックコンデンサ１を、直径約０．５ｍｍの吸着ノズルによって吸着した際に生じた「持ち帰り」エラーの発生比率を示したものである。

表１からわかるように、試料２〜７によれば、「めっき膜厚の側面／端面比」を１．２未満とすることができる。試料２〜７においては、「表面積比率」が１．５〜３．５の範囲にあり、かつ「分配率」が３０〜５０％の範囲にある。このことから、「表面積比率」を１．５〜３．５の範囲にし、かつ「分配率」を３０〜５０％の範囲にすることによって、電子部品本体５の側面４でのめっき膜厚をそれほど厚くすることなく、端面２および３におけるめっき膜厚を十分に得ることができることがわかる。したがって、試料２〜７によれば、「エラー率」を比較的低くすることができる。

これらに対して、試料１および８では、「表面積比率」が１．５〜３．５の範囲から外れ、かつ「分配率」が３０〜５０％の範囲から外れている。その結果、「めっき膜厚の側面／端面比」が１．２以上となっている。すなわち、電子部品本体５の端面２および３でのめっき膜厚を十分に得ようとすれば、側面４でのめっき膜厚が必要以上に厚くなってしまう。このようなことから、「エラー率」が比較的高くなっている。

この発明の一実施形態を実施するために用いられるめっき装置３１を図解的に示す正面図である。 この発明にとって興味ある電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ１を示す断面図である。 図２に示した積層セラミックコンデンサ１について実装工程を実施する際にもたらされる吸着ノズル２１との位置関係およびそれによる問題を説明するための正面図である。 図２に示した積層セラミックコンデンサ１の一部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ 積層セラミックコンデンサ
２，３ 端面
４ 側面
５ 電子部品本体
９，１０ 外部電極
１１，１２ 下地層
１３，１４ めっき膜
１５，１６ ニッケルめっき膜
１７，１８ 錫めっき膜
２１ 吸着ノズル
３１ めっき装置
３３ めっき槽
３４ 振動かご
３５ 陰極
３６ 陽極
４０ メディア

Claims (2)

1. 互いに対向する２つの端面および前記２つの端面間を連結する側面を有する、直方体状の電子部品本体を用意する工程と、
   前記電子部品本体の前記２つの端面上および前記側面の両端部上に、外部電極を形成する工程と
   を備え、
   前記外部電極を形成する工程は、前記電子部品本体の前記２つの端面上および前記側面の両端部上に、導電性の下地層を形成する工程と、めっき槽内に複数個の前記電子部品本体と複数個の導電性のメディアとを投入した状態で、前記電子部品本体と前記メディアとを攪拌し、互いに接触させながら、前記複数個の電子部品本体に対して同時に電気めっきを施すことによって、前記下地層の表面にめっき膜を形成する、めっき工程と
   を備え、
   前記めっき工程は、錫めっき工程を含み、
   前記めっき工程では、前記めっき槽内の前記複数個の電子部品本体の前記下地層の総表面積に対して、前記複数個のメディアの総表面積が１．５〜３．５倍になるようにするとともに、前記下地層側の単位面積あたりのめっき膜重量をＡ、前記メディア側の単位面積あたりのめっき膜重量をＢとしたとき、｛Ａ／（Ａ＋Ｂ）｝×１００［％］で表される分配率を３０〜５０％とすることを特徴とする、電子部品の製造方法。
2. 前記めっき工程では、振動めっき法が適用される、請求項１に記載の電子部品の製造方法。

Images