JP4544825B2 - 電子部品の外部電極形成方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップコンデンサやチップ抵抗器等の電子部品に係る外部電極形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
チップコンデンサやチップ抵抗器等の外部電極形成方法として、特開2001−35740号公報には、下地膜(ニッケル膜)の表面に銅膜とニッケル膜と半田膜をバレルメッキによって順に形成するものが示されている。このようにして形成された外部電極は、ニッケル膜の下側に設けた銅膜による応力緩和が可能であるため、銅膜の表面のニッケル膜及び半田膜が剥離することやこれら膜にクラックが発生することを防止できる利点がある。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−35740号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように下地膜の表面に銅膜とニッケル膜と半田膜をバレルメッキによって順に形成するには、まず、図1に示すように、下地膜が形成されたメッキ前部品C1とFe等の金属から成る球状の第1のメディアM1を第1のバレルBR1に入れ、この第1のバレルBR1を銅メッキ浴BT1に投入して電解メッキを行い、そして、第1のバレルBR1を銅メッキ浴BT1から取り出して銅膜が形成された第1のメッキ後部品C1’と第1のメディアM1とを選別する。この後、図2に示すように、第1のメッキ後部品C1’とFe等の金属から成る球状の第2のメディアM2を第2のバレルBR2に入れ、この第2のバレルBR2をニッケルメッキ浴BT2に投入して電解メッキを行い、そして、第2のバレルBR2をニッケルメッキ浴BT2から取り出しこれを半田メッキ浴BT3に投入して電解メッキを行い、そして、第2のバレルBR2を半田メッキ浴BT3から取り出してニッケル膜及び半田膜がさらに形成された第2のメッキ後部品C2と第2のメディアM2とを選別する必要がある。
【0005】
つまり、下地膜の表面に銅膜とニッケル膜と半田膜をバレルメッキによって順に形成する場合、半田メッキ後に選別されたメディア(図2の符号M2)を銅メッキを行う際のメディア(図1の符号M1)として使用すると同メディアに形成される銅膜が局部的で且つ膜厚もばらついたものとなり、結果的に下地膜の表面に銅膜を均一な膜厚で良好に形成することができないため、換言すれば、同メディアを銅の電解メッキを行う際のメディアとして使用することができないため、銅メッキ用メディアをニッケル・半田メッキ用メディアとは別に用意しなければならない。また、銅メッキ用メディアをニッケル・半田メッキ用メディアとは別に用意しなければならないため、銅メッキに使用したメディアを銅メッキ後に選別する作業が必要となって作業工程の煩雑化を招く。
【0006】
本発明は前記事情に鑑みて創作されたもので、その目的とするところは、作業工程の簡略化によるコスト削減を図れる電子部品の外部電極形成方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る電子部品の外部電極形成方法は、メッキ前部品の下地膜の表面に複数のメッキ膜を順に形成する電子部品の外部電極形成方法であって、メッキ前部品とメディアを入れたバレルを銅ストライクメッキ浴に投入し電解ストライクメッキを行って下地膜の表面に第1銅膜を形成し、銅ストライクメッキ浴から取り出したバレルを銅メッキ浴に投入し電解メッキを行って第1銅膜の表面に第2銅膜を形成し、銅メッキ浴から取り出したバレルをニッケルメッキ浴に投入し電解メッキを行って第2銅膜の表面にニッケル膜を形成し、ニッケルメッキ浴から取り出したバレルを半田メッキ浴に投入し電解メッキを行ってニッケル膜の表面に半田膜を形成し、ニッケル膜の表面に半田膜を形成した後、バレルを半田メッキ浴から取り出してメッキ後部品とメディアとを選別し、選別されたメディアを前記第1銅膜を形成する際のメディアとして利用する、ことをその主たる特徴する。
【0008】
この外部電極形成方法によれば、下地膜の表面に複数のメッキ膜(電解ストライクメッキによる第1銅膜と、電解メッキによる第2銅膜と、電解メッキによるニッケル膜と、電解メッキによる半田膜)を順に形成して構成された外部電極を有する電子部品を得ることができる。
【0009】
また、半田の電解メッキで使用したメディアを銅の電解ストライクメッキに使用した場合でも該メディアの表面に薄い銅膜を均一に形成することができるので、このメディアを銅の電解メッキを行う際のメディアとしてそのまま利用することができ、2種類のメディアを用意する場合に比べてメディアに要するコスト削減を図ることができる。しかも、1つのメディアを各メッキ処理で共用できるので、2種類のメディアを用いる場合のように2回の選別作業が不要であり、1回の選別作業で一連のメッキ処理を行えることから作業工程の簡略化、ひいては生産効率の向上を図ることができる。
【0010】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図3は本発明に係る外部電極形成方法の一実施形態を示すもので、図中の符号C11はメッキ前部品、C12はメッキ後部品、M11はメディア、BR11はバレル、BT11は銅ストライクメッキ浴、BT12は銅メッキ浴、BT13はニッケルメッキ浴、BT14は半田メッキ浴である。
【0012】
図3に示したメッキ前部品C11はチップコンデンサ(積層セラミックコンデンサ)であって、図4に示すように、誘電体チップ11と、誘電体チップ11内に埋設された多数の内部電極12と、誘電体チップ11の長さ方向両端部に設けられた1対の下地膜13とを備える。
【0013】
誘電体チップ11はチタン酸バリウム等の誘電体材料から成り、長さ>幅=高さの寸法関係を有する直方体形状を成している。内部電極12はニッケル等の卑金属から成り、上から見た形状は略矩形状で、誘電体チップ11の高さ方向に所定間隔を介して向き合うように配されている。この内部電極12は誘電体チップ11の長さ方向両端面にその端縁を交互に露出し、各露出端は下地膜13に接続されている。下地膜13はニッケル等の卑金属から成り、誘電体チップ11の長さ方向両端部を覆うように形成されている。
【0014】
ここで、前記のメッキ前部品C11の製造方法について説明する。
【0015】
前記のメッキ前部品C11を得るには、まず、誘電体粉末及び樹脂バインダを含むセラミックスラリーを、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムの表面に、ダイコータやドクターブレード等を用いて所定の厚みで塗工し、これを乾燥してグリーンシートを形成する。
【0016】
次に、ニッケル粉末及び樹脂バインダを含む電極ペーストを、前記のグリーンシートの表面に、スクリーン印刷やグラビア印刷等の手法によって所定配列、例えばm×n配列で順次印刷し、これを乾燥して未焼成内部電極層を形成する。
【0017】
次に、未焼成内部電極層を形成されたグリーンシートを、未焼成内部電極層群を含むように所定の大きさで打ち抜き樹脂フィルムから剥離して、未焼成内部電極層群を有する第1の単位シートを得ると共に、未焼成内部電極層が形成されていないグリーンシートを同じ大きさで打ち抜き樹脂フィルムから剥離して、未焼成内部電極層群を有しない第2の単位シートを得る。
【0018】
次に、第2の単位シートを所定枚数積層,熱圧着し、その表面に第1の単位シートを所定枚数積層,熱圧着し、その表面に第2の単位シートを所定枚数積層,熱圧着して積層体を得る。
【0019】
次に、積層体を部品サイズに分断して直方体形状を成す未焼成チップを作成し、これを焼成して焼成チップを得る。この焼成チップの長さ方向両端面には内部電極12の端縁が交互に露出している。
【0020】
次に、前記と同じ電極ペーストを、焼成チップの長さ方向両端部に、ディップ法等の手法により塗布し、塗布ペーストを焼き付けて外部電極を形成する。勿論、未焼成チップの長さ方向両端部に電極ペーストを塗布した後に未焼成チップと塗布ペーストを同時焼成するようにしても構わない。
【0021】
以下に、図3を参照して、前記のメッキ前部品C11の下地膜13の表面に複数のメッキ膜を順に形成する方法について説明する。
【0022】
まず、メッキ前部品C11とFe等の金属から成る球状のメディアM11をバレルBR11に入れ、このバレルBR11を銅ストライクメッキ浴BT11に投入して電解ストライクメッキを行い、下地膜13の表面に第1銅膜14(図5参照)を形成する。処理条件にもよるがこの電解ストライクメッキで形成される第1銅膜14(図5参照)の膜厚は部分的に形成される場合も含め概ね0.05〜0.5μmである。
【0023】
この電解ストライクメッキは、通常よりも金属イオン濃度が低いメッキ液を使用して短時間で行うメッキ処理であり、下地膜13の表面及びメディアM11の表面の酸化物除去(活性化)を行うと同時に、置換膜の生成が徐々にしか起こらないことを利用して下地膜13の表面及びメディアM11の表面に密着性のある薄い銅膜を適正に形成することができる。また、この電解ストライクメッキの浴(銅ストライクメッキ浴)には、ピロリン酸銅浴,シアン化銅浴及び硫酸銅浴の何れか1つを使用することができる。
【0024】
次に、バレルBR11を銅ストライクメッキ浴BT11から取り出し、これを銅メッキ浴BT12に投入して電解メッキを行い、第1銅膜14の表面に第2銅膜15(図5参照)を形成する。処理条件にもよるがこの電解メッキで形成される第2銅膜15(図5参照)の膜厚は概ね1.0〜8.0μmである。
【0025】
次に、バレルBR11を銅メッキ浴BT12から取り出し、これをニッケルメッキ浴BT13に投入して電解メッキを行い、第2銅膜15の表面にニッケル膜16(図5参照)を形成する。処理条件にもよるがこの電解メッキで形成されるニッケル膜16(図5参照)の膜厚は概ね1.0〜5.0μmである。
【0026】
次に、バレルBR11をニッケルメッキ浴BT13から取り出し、これを半田メッキ浴BT14に投入して電解メッキを行い、ニッケル膜16の表面に好ましくは鉛フリーの半田、例えば錫または錫−X系合金(Xは銅,ビスマス,銀等の鉛以外の金属)から成る半田膜17(図5参照)を形成する。処理条件にもよるがこの電解メッキで形成される半田膜17(図5参照)の膜厚は概ね1.0〜10.0μmである。
【0027】
次に、バレルBR11を半田メッキ浴BT14から取り出し、メッキ後部品C12とメディアM11とを選別する。選別されたメディアM11は、メッキ前部品C11の下地膜13の表面に電解ストライクメッキによって第1銅膜14を形成する際のメディアとして再利用される。
【0028】
ここで、前述の外部電極形成方法、特に、下地膜の表面に電解ストライクメッキによって第1銅膜14を形成し、この第1銅膜14の表面に電解メッキによって第2銅膜15を形成する場合の具体例について説明する。
【0029】
図6に示す試料1及び2は、銅ストライクメッキ浴としてピロリン酸銅浴を使用した場合の検証例を示す。ピロリン酸銅浴はピロリン酸第二銅及びピロリン酸カリウムを溶質としたメッキ液を使用するもので、試料1及び2は各々図6に記載の処理条件で銅の電解ストライクメッキを施して第1銅膜14を形成した後、表右側に記した処理条件で銅の電解メッキを施して第2銅膜15を形成したものである。因みに、銅の電解ストライクメッキには、半田メッキとして錫メッキを施した後のメディアを使用した。
【0030】
図7に示す試料3〜5は、銅ストライクメッキ浴としてシアン化銅浴を使用した場合の検証例を示す。シアン化銅浴はシアン化第一銅及びシアン化ナトリウムまたはシアン化カリウムを溶質とし必要に応じてロッセル塩と炭酸ナトリウムを添加したメッキ液を使用するもので、試料3〜5は各々図7に記載の処理条件で銅の電解ストライクメッキを施して第1銅膜14を形成した後、試料1及び2と同じ処理条件で銅の電解メッキを施して第2銅膜15を形成したものである。因みに、銅の電解ストライクメッキには、半田メッキとして錫メッキを施した後のメディアを使用した。
【0031】
図8に示す試料6〜8は、銅ストライクメッキ浴として硫酸銅浴を使用した場合の検証例を示す。硫酸銅浴は硫酸第二銅と硫酸を溶質とし必要に応じて塩素イオンを添加したメッキ液を使用するもので、試料6〜8は各々図8に記載の処理条件で銅の電解ストライクメッキを施して第1銅膜14を形成した後、試料1及び2と同じ処理条件で銅の電解メッキを施して第2銅膜15を形成したものである。因みに、銅の電解ストライクメッキには、半田メッキとして錫メッキを施した後のメディアを使用した。
【0032】
図9には試料1〜8に形成された第2銅膜の膜厚の平均値,標準偏差及び変動係数をそれぞれ示す。図9から判るように、銅の電解メッキを行う前に銅の電解ストライクメッキを行った場合には、使用する浴の組成に拘わらず第2銅膜として1.6μm前後の適切な膜厚を得ることができる。図示を省略したが、銅の電解メッキを行う前に銅の電解ストライクメッキを行わない場合に下地膜に形成される銅膜の膜厚は前記の半分程度で不均一なものであって、標準偏差も約倍近い値であったことを付記する。
【0033】
また、ピロリン酸銅浴を使用した試料1では銅の電解ストライクメッキ時におけるメディアからの錫の溶出量はメディア1kgに対し34mgであり、P比の高いピロリン酸銅浴を使用した試料2では銅の電解ストライクメッキ時におけるメディアからの錫の溶出量はメディア1kgに対し451mgであり試料1よりも置換反応が増加していることが判明したが、この後の銅の電解メッキでは何れも1.60μmまたは1.64μmといった適切な膜厚を得ることができた。
【0034】
銅ストライクメッキ浴BT11には前記のピロリン酸銅浴やシアン化銅浴や硫酸銅浴を適宜使用することができるが、実際上は、メッキ前部品C11へのダメージが少なく且つ環境への負荷が少ないピロリン酸銅浴を使用することが好ましい。
【0035】
このピロリン酸銅浴を使用する場合には、図6におけるP比を5.5〜14、好ましくは6〜10の範囲内に設定する。このP比は、ピロリン酸銅浴における{ピロリン酸根(P27 2-)の濃度(g/L)}/{銅イオン(Cu2+)の濃度(g/L)}を表すもので、P比が5.5未満の場合にはピロリン酸根不足による不溶性錯塩の生成を招き、P比が14を越える場合には置換膜の生成速度が高まってメディアM11の表面及びメッキ前部品C11の下地膜13の表面に形成される第1銅膜14の密着性が低下する。また、P比が6〜10の範囲内にあるときは、密着性の高い第1銅膜14が得られ、且つ、不溶性錯塩の生成及び錫の溶出が抑えられることで浴寿命を長く保つことができる。
【0036】
また、試料1及び2では銅塩としてピロリン酸第二銅を使用したが、銅イオン(Cu2+)の生成が可能であればこれの代わりに硫酸第二銅や酢酸第二銅や硝酸第二銅や塩化銅等の他の銅塩も使用できる。
【0037】
このように、前述の外部電極方法によれば、下地膜13の表面に4つのメッキ膜、即ち、電解ストライクメッキによる第1銅膜14と、電解メッキによる第2銅膜15と、電解メッキによるニッケル膜16と、電解メッキによる半田膜17を順に形成して構成された外部電極を有するチップコンデンサを得ることができる。この外部電極形成方法は、前記のチップコンデンサ以外の電子部品、例えばチップ抵抗器やチップインダクタやチップコンデンサアレイやチップ抵抗アレイやチップインダクタアレイ等に外部電極を形成する場合にも適用できることは言うまでもない。
【0038】
また、半田の電解メッキで使用したメディアM11を銅の電解ストライクメッキに使用した場合でも該メディアM11の表面に薄い銅膜を均一に形成することができるので、このメディアM11を銅の電解メッキを行う際のメディアとしてそのまま利用することができ、2種類のメディアを用意する場合に比べてメディアに要するコスト削減を図ることができる。しかも、1つのメディアM11を各メッキ処理で共用できるので、2種類のメディアを用いる場合のように2回の選別作業が不要であり、1回の選別作業で一連のメッキ処理を行えることから作業工程の簡略化、ひいては生産効率の向上を図ることができる。
【0039】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、作業工程の簡略化によるコスト削減を図れる電子部品の外部電極形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の外部電極形成方法を示す図
【図2】従来の外部電極形成方法を示す図
【図3】本発明に依る外部電極形成方法を示す図
【図4】図3に示したメッキ前部品の断面図
【図5】図3に示したメッキ後部品の断面図
【図6】銅ストライクメッキ浴としてピロリン酸銅浴を使用した場合の検証例(試料1及び2)を示す表
【図7】銅ストライクメッキ浴としてシアン化銅浴を使用した場合の検証例(試料3〜5)を示す表
【図8】銅ストライクメッキ浴として硫酸銅浴を使用した場合の検証例(試料6〜8)を示す表
【図9】試料1〜8に形成された第2銅膜の膜厚の平均値,標準偏差及び変動係数をそれぞれ示す表
【符号の説明】
C11…メッキ前部品、C12…メッキ後部品、11…誘電体チップ、12…内部電極、13…下地膜、14…第1銅膜、15…第2銅膜、16…ニッケル膜、17…半田膜、M11…メディア、BR11…バレル、BT11…銅ストライクメッキ浴、BT12…銅メッキ浴、BT13…ニッケルメッキ浴、BT14…半田メッキ浴。

Claims (3)

  1. メッキ前部品の下地膜の表面に複数のメッキ膜を順に形成する電子部品の外部電極形成方法であって、
    メッキ前部品とメディアを入れたバレルを銅ストライクメッキ浴に投入し電解ストライクメッキを行って下地膜の表面に第1銅膜を形成し、
    銅ストライクメッキ浴から取り出したバレルを銅メッキ浴に投入し電解メッキを行って第1銅膜の表面に第2銅膜を形成し、
    銅メッキ浴から取り出したバレルをニッケルメッキ浴に投入し電解メッキを行って第2銅膜の表面にニッケル膜を形成し、
    ニッケルメッキ浴から取り出したバレルを半田メッキ浴に投入し電解メッキを行ってニッケル膜の表面に半田膜を形成し、
    ニッケル膜の表面に半田膜を形成した後、バレルを半田メッキ浴から取り出してメッキ後部品とメディアとを選別し、選別されたメディアを前記第1銅膜を形成する際のメディアとして利用する、
    ことを特徴する電子部品の外部電極形成方法。
  2. 前記銅ストライクメッキ浴としてピロリン酸銅浴,シアン化銅浴及び硫酸銅浴の何れか1つを使用する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子部品の外部電極形成方法。
  3. 前記銅ストライクメッキ浴としてピロリン酸銅浴を使用し、{ピロリン酸根の濃度(g/L)}/{銅イオンの濃度(g/L)}で表わされるP比を6〜10の範囲内に設定する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子部品の外部電極形成方法。
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