JP5509900B2

JP5509900B2 - 電極の形成方法及びこれを含む電子部品の製造方法

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Publication number: JP5509900B2
Application number: JP2010029361A
Authority: JP
Inventors: 孝彰馬場; 俊樹宮崎
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-02-12
Also published as: JP2011166030A

Description

本発明は、電極の形成方法及びこれを含む電子部品の製造方法に関し、より特定的には、電子部品の電極の形成方法及びこれを含む電子部品の製造方法に関する。

従来の電極の形成方法としては、例えば、特許文献１に記載のチップ状電子部品における端部電極形成方法（以下、単に電極形成方法と称す）が知られている。該電極形成方法では、導体用ペースト層に電子部品の端面を漬け込むことにより、端面を覆うと共に該端面に隣接する側面の一部に折り返された端部電極を形成している。

しかしながら、特許文献１に記載の電極形成方法では、以下に説明するように、実装不良が発生するおそれがある。電子部品では、一般的に、外形寸法が定められている。そのため、より多くのコイルやコンデンサ等を電子部品に内蔵させるためには、外形寸法に占める端部電極の厚みの割合を小さくして、電子部品の積層体の占める割合を大きくすることが考えられる。

ここで、特許文献１に記載の電極形成方法にて形成された端部電極では、端面と側面との角における電極膜の厚さは、端面の中央における電極膜の厚さに比べて薄くなる。よって、端部電極の厚みを薄くすると、端面と側面との角において、電極膜の厚さが不十分になってしまうおそれがある。そのため、端部電極に対してメッキを施す際に、端面と側面との角からメッキ液が積層体内に浸入する。浸入して残留したメッキ液は、実装時のリフロー工程において、加熱されて蒸発する。この際、はんだ爆ぜが発生し、実装不良が発生してしまう。

特開２００１−３４５２４０号公報

そこで、本発明の目的は、外部電極を薄く形成することができ、かつ、実装不良が発生することを抑制できる電極の形成方法及びこれを含む電子部品の製造方法を提供する。

本発明の一形態に係る電極の形成方法は、積層体を準備する工程と、前記積層体の所定の面にペーストを塗布して電極を形成する工程と、前記電極が形成された前記所定の面を加熱しながら押さえつけて、該電極を平坦化する工程と、前記電極を平坦化した後に、該電極を完全に乾燥させる工程と、前記電極を完全に乾燥させた後に、該電極に熱処理を施す工程と、を備えていること、を特徴とする。

本発明によれば、外部電極を薄く形成することができ、かつ、実装不良が発生することを抑制できる。

第１の実施形態において製造される電子部品の外観斜視図である。外部電極の形成工程を示した図である。外部電極の形成工程を示した図である。外部電極の形成工程を示した図である。外部電極の形成工程を示した図である。図６（ａ）は、本実施形態に係る電極の形成方法により形成された銀電極の断面構造図であり、図６（ｂ）は、従来の電極の形成方法（例えば、特許文献１に記載の電極形成方法）により形成された銀電極の断面構造図である。外部電極の形成工程を示した図である。外部電極の形成工程を示した図である。

以下に、本発明の実施形態に係る電極の形成方法及びこれを含む電子部品の製造方法について説明する。

（第１の実施形態）
以下に、第１の実施形態に係る電極の形成方法及びこれを含む電子部品の製造方法について説明する。図１は、第１の実施形態において製造される電子部品１０の外観斜視図である。

まず、電子部品１０について説明する。電子部品１０は、図１に示すように、積層体１２及び外部電極１４ａ，１４ｂを備えている。積層体１２は、例えば、導体層が形成されたセラミックグリーンシートが積層されて焼成されることにより作製される。積層体１２内には、コイルやコンデンサ等の電子素子が導体層により作製される。なお、積層体１２の構成については、一般的なチップ型電子部品の積層体と同じであるので、これ以上の詳細な説明を省略する。

外部電極１４ａ，１４ｂはそれぞれ、積層体１２の対向する第１の端面及び第２の端面に設けられている。また、外部電極１４ａ，１４ｂはそれぞれ、積層体１２の第１の端面及び第２の端面から、第１の端面及び第２の端面に隣接する側面に折り返されている。

次に、電極の形成方法及び電子部品１０の製造方法について説明する。図２ないし図５は、外部電極１４ａ，１４ｂの形成工程を示した図である。

まず、図１に示す積層体１２を準備する。積層体１２は、製造してもよいし、製造されたものを購入してもよい。

次に、図２（ａ）に示すように、フィルム１００上に粘着層１０２が設けられた保持具９８により、積層体１２の第２の端面を保持する。なお、図２（ａ）の状態では、積層体１２の上下が反転している。

次に、図２（ｂ）に示すように、積層体１２の第１の端面及び第１の端面に隣接する側面の一部に導電性ペーストを塗布して外部電極１４ａとなる銀電極２１４ａを形成する。具体的には、所定の厚みの導電性ペースト層１０６が形成されたベッド１０４を準備する。導電性ペースト層１０６は、銀を主成分としている。ただし、導電性ペースト層１０６は、銀に限らず例えば銅等の他の金属を主成分としていてもよい。また、所定の厚みは、外部電極１４ａが積層体１２の側面に折り返されている幅と略等しい。そして、積層体１２を下降させて、導電性ペースト層１０６内に積層体１２の第１の端面を漬け込む。十分な量の導電性ペーストが積層体１２に付着したら、積層体１２を上昇させる。以上の工程により、積層体１２に銀電極２１４ａが形成される。

次に、図２（ｃ）に示すように、ヒーター１０８を用いて、銀電極２１４ａを乾燥させる。ヒーター１０８としては、例えば、ハロゲンヒーターが挙げられる。また、ヒーター１０８の代わりに熱風を吹き付けることによって、銀電極２１４ａを乾燥させてもよい。図２（ｃ）に示す工程では、銀電極２１４ａを完全に乾燥させるのではなく、半乾燥状態に乾燥させる。

次に、図３（ａ）に示すように、銀電極２１４ａを加熱しながら、銀電極２１４ａが形成された第１の端面を押さえつける。具体的には、第１の端面が算術表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下（より好ましくは、０．０５μｍ以下）の平面であるホットプレート１１０により銀電極２１４ａを８０℃以上１５０℃以下に加熱しながら、銀電極２１４ａが形成された積層体１２の第１の端面をホットプレート１１０の表面に０．１秒以上９０秒以下の間だけ押さえつける。この際、積層体１２の第１の端面とホットプレート１１０の表面とを対向させて、ホットプレート１１０の表面に対して垂直に、積層体１２を押さえつける。図３（ａ）の工程では、銀電極２１４ａが平坦化され、銀電極２１４ａの積層体１２の第１の端面での厚みが均一になる。

次に、図３（ｂ）に示すように、ヒーター１０８を用いて、銀電極２１４ａを乾燥させる。図３（ｂ）に示す工程では、銀電極２１４ａを完全に乾燥させる。これにより、銀電極２１４ａが完成する。

次に、図３（ｃ）に示すように、積層体１２の上下を反転させる。そして、図４（ａ）に示すように、フィルム１１２上に粘着層１１４が設けられた保持具１１１により、積層体１２の第１の端面を保持する。すなわち、保持具９８から保持具１１１に積層体１２を移し替える。

次に、図４（ｂ）に示すように、積層体１２の第２の端面及び第２の端面に隣接する側面の一部に導電性ペーストを塗布して外部電極１４ｂとなる銀電極２１４ｂを形成する。具体的には、所定の厚みの導電性ペースト層１０６が形成されたベッド１０４を準備する。導電性ペースト層１０６は、銀を主成分としている。ただし、導電性ペースト層１０６は、銀に限らず例えば銅等の他の金属を主成分としていてもよい。また、所定の厚みは、外部電極１４ｂが積層体１２の側面に折り返されている幅と略等しい。そして、積層体１２を下降させて、導電性ペースト層１０６内に積層体１２の第２の端面を漬け込む。十分な量の導電性ペーストが積層体１２に付着したら、積層体１２を上昇させる。以上の工程により、積層体１２に銀電極２１４ｂが形成される。

次に、図４（ｃ）に示すように、ヒーター１０８を用いて、銀電極２１４ｂを乾燥させる。ヒーター１０８としては、例えば、ハロゲンヒーターが挙げられる。また、ヒーター１０８の代わりに熱風を吹き付けることによって、銀電極２１４ｂを乾燥させてもよい。図４（ｃ）に示す工程では、銀電極２１４ｂを完全に乾燥させるのではなく、半乾燥状態に乾燥させる。

次に、図５（ａ）に示すように、銀電極２１４ｂを加熱しながら、銀電極２１４ｂが形成された第２の端面を押さえつける。具体的には、第２の端面が算術表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下（より好ましくは、０．０５μｍ以下）の平面であるホットプレート１１０により銀電極２１４ｂを８０℃以上１５０℃以下に加熱しながら、銀電極２１４ｂが形成された積層体１２の第２の端面をホットプレート１１０の第２の端面に０．１秒以上９０秒以下の間だけ押さえつける。この際、積層体１２の第２の端面とホットプレート１１０の表面とを対向させて、ホットプレート１１０の表面に対して垂直に、積層体１２を押さえつける。図５（ａ）の工程では、銀電極２１４ｂが平坦化され、銀電極２１４ｂの積層体１２の第２の端面での厚みが均一になる。

次に、図５（ｂ）に示すように、ヒーター１０８を用いて、銀電極２１４ｂを乾燥させる。図５（ｂ）に示す工程では、銀電極２１４ｂを完全に乾燥させる。これにより、銀電極２１４ｂが完成する。最後に、保持具１１１から積層体１２を取り外して、容器１１６に回収する。この後、銀電極２１４ａ，２１４ｂを１００℃〜２００℃の温度で３０分〜６０分の間にわたって熱処理を施した後、Ｎｉ／Ｓｎめっきを施す。これにより、電子部品１０が完成する。

（効果）
以上のような電極の形成方法及び電子部品１０の製造方法によれば、以下に説明するように、銀電極２１４ａ，２１４ｂを薄く形成することができ、かつ、実装不良が発生することを抑制できる。図６（ａ）は、本実施形態に係る電極の形成方法により形成された銀電極２１４ａの断面構造図であり、図６（ｂ）は、従来の電極の形成方法（例えば、特許文献１に記載の電極形成方法）により形成された銀電極２１４'ａの断面構造図である。

従来の電極の形成方法にて形成された銀電極２１４' ａでは、図６（ｂ）に示すように、第１の端面の中央における銀電極２１４'ａの厚みｄ１１は、第１の端面の端部における銀電極２１４'ａの厚みｄ１２よりも大きくなっている。そして、第１の端面と側面との角における銀電極２１４'ａの厚みｄ１３は、厚みｄ１１，ｄ１２よりも小さくなっている。よって、積層体１２を大きくするために厚みｄ１１を薄くすると、厚みｄ１３が不十分になってしまうおそれがある。そのため、銀電極２１４'ａに対してメッキを施す際に、第１の端面と側面との角からメッキ液が積層体１２内に浸入する。浸入して残留したメッキ液は、実装時のリフロー工程において、加熱されて蒸発する。この際、はんだ爆ぜが発生し、実装不良が発生してしまう。

一方、本実施形態に係る電極形成方法では、銀電極２１４ａ，２１４ｂは、ホットプレート１１０に対して押さえつけられているので、ホットプレート１１０の表面に倣って平坦化される。より詳細には、第１の端面の中央における銀電極２１４ａ，２１４ｂの厚みｄ１が小さくなり、第１の端面の端部における銀電極２１４ａ，２１４ｂの厚みｄ２が大きくなる。その結果、第１の端面の中央における銀電極２１４ａ，２１４ｂの厚みｄ１は、図６（ａ）に示すように、第１の端面の端部における銀電極２１４ａ，２１４ｂの厚みｄ２と略等しくなる。一方、第１の端面と側面との角における銀電極２１４ａ，２１４ｂの厚みｄ３は、殆ど変化しない。

以上のように、本実施形態に係る電極の形成方法では、厚みｄ３を変化させることなく、銀電極２１４ａ，２１４ｂにおいて最も厚みが大きくなる第１の端面の中央での厚みｄ１を小さくできる。すなわち、銀電極２１４ａ，２１４ｂのめっき時に積層体１２にめっき液が侵入しない程度の厚みｄ３を確保しつつ、厚みｄ１を薄くすることが可能となる。したがって、本実施形態に係る電極の形成方法によれば、銀電極２１４ａ，２１４ｂを薄く形成することができ、かつ、実装不良が発生することを抑制できる。

ここで、銀電極２１４ａ、２１４ｂを薄く形成することができると、積層体１２を大きくすることが可能となる。その結果、電子部品１０がチップコンデンサである場合には、電子部品１０内のコンデンサ導体を大型化することができ、電子部品１０の容量を大きくすることが可能となる。また、電子部品１０がチップコイルである場合には、コイル導体を長くすることができるので、電子部品１０のインダクタンス値を大きくすることが可能となる。

また、未乾燥状態の銀電極２１４ａ，２１４ｂをホットプレート１１０の表面に押さえつけると、銀電極２１４ａ，２１４ｂが固まっていないため、銀電極２１４ａ，２１４ｂを効果的に平坦化することができない。そこで、本実施形態に係る電極の形成方法では、積層体１２の第１の端面及び第２の端面をホットプレート１１０の表面に押さえつける前に、銀電極２１４ａ，２１４ｂを半乾燥状態に乾燥させている。

更に、本実施形態に係る電極の形成方法では、積層体１２の第１の端面及び第２の端面をホットプレート１１０の表面に押さえつける前に、銀電極２１４ａ，２１４ｂを半乾燥状態に乾燥させている。よって、銀電極２１４ａ、２１４ｂは、ホットプレート１１０の表面に押さえつけられる際にはゲル状となっている。その結果、銀電極２１４ａ，２１４ｂを容易に変形させることが可能となる。

また、本実施形態に係る電極の形成方法では、ホットプレート１１０により銀電極２１４ａ，２１４ｂを加熱している。加熱により、銀電極２１４ａ，２１４ｂが軟化する。その結果、銀電極２１４ａ，２１４ｂを短時間で変形させることが可能となる。更に、銀電極２１４ａ，２１４ｂを容易に変形させることが可能となる。更に、銀電極２１４ａ，２１４ｂを乾燥させつつ、銀電極２１４ａ，２１４ｂを変形させることができる。その結果、図３（ｂ）及び図５（ｂ）に示す銀電極２１４ａ，２１４ｂを完全に乾燥させる工程を短縮できる。

（第２の実施形態）
以下に第２の実施形態に係る電極の形成方法及びこれを含む電子部品１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。図７は、外部電極１４ａ，１４ｂの形成工程を示した図である。図７（ａ）の工程及び図７（ｂ）の工程はそれぞれ、図３（ａ）の工程及び図５（ａ）の工程に相当する。

第１の実施形態に係る電極の形成方法及びこれを含む電子部品１０の製造方法と第２の実施形態に係る電極の形成方法及びこれを含む電子部品１０の製造方法とは、銀電極２１４ａ，２１４ｂを平坦化する工程において相違点を有している。そこで、かかる相違点を中心に説明を行う。

より詳細には、図３（ａ）に示す工程の代わりに、図７（ａ）に示す工程のように、銀電極２１４ａを加熱しながら、銀電極２１４ａが形成された第１の端面をローラー３００により押さえつける。具体的には、所定方向に回転する円筒状のローラー３００の周面を、銀電極２１４ａが形成された積層体１２の第１の端面に押さえつけながら通過させる。これにより、銀電極２１４ａが平坦化される。

また、図５（ａ）に示す工程の代わりに、図７（ｂ）に示す工程のように、銀電極２１４ｂを加熱しながら、銀電極２１４ｂが形成された第２の端面をローラー３００により押さえつける。具体的には、所定方向に回転する円筒状のローラー３００の周面を、銀電極２１４ｂが形成された積層体１２の第２の端面に押さえつけながら通過させる。これにより、銀電極２１４ｂが平坦化される。

以上のような第２の実施形態に係る電極の形成方法及び電子部品１０の製造方法によっても、第１の実施形態に係る電極の形成方法及び電子部品１０の製造方法と同様に、銀電極２１４ａ，２１４ｂを薄く形成することができ、かつ、実装不良が発生することを抑制できる。

（第３の実施形態）
以下に第３の実施形態に係る電極の形成方法及びこれを含む電子部品１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。図８は、外部電極１４ａ，１４ｂの形成工程を示した図である。図８（ａ）ないし図８（ｃ）の工程はそれぞれ、図３（ａ）の工程に相当する。

第１の実施形態に係る電極の形成方法及びこれを含む電子部品１０の製造方法と第３の実施形態に係る電極の形成方法及びこれを含む電子部品１０の製造方法とは、銀電極２１４ａ，２１４ｂを平坦化する工程において相違点を有している。そこで、かかる相違点を中心に説明を行う。

より詳細には、図３（ａ）に示す工程の代わりに、図８（ａ）ないし図８（ｃ）に示す工程を行っている。具体的には、銀電極２１４ａを加熱しながら、銀電極２１４ａが形成された第１の端面を、凹部４０２が設けられたホットプレート４００の表面に押さえつける。この際、凹部４０２内に積層体１２を挿入し、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すように、積層体１２を左右に移動させて、凹部４０２の底面に積層体１２の第１の端面を擦り付ける。この際、積層体１２を用いて、凹部４０２を押し広げる。これにより、銀電極２１４ａが平坦化される。

ここで、凹部４０２の深さは、銀電極２１４ａが積層体１２の側面に折り返されている幅の１．２倍以上が好ましい。これにより、銀電極２１４ａの側面に折り返された部分も凹部４０２の側面に接触することによって平坦化される。更に、凹部４０２の底面の面積は、積層体１２の第１の端面及び第２の端面の１．３倍以上が好ましい。

なお、銀電極２１４ｂの平坦化については、銀電極２１４ａの平坦化と同じであるので、説明を省略する。

以上のような第３の実施形態に係る電極の形成方法及び電子部品１０の製造方法によっても、第１の実施形態に係る電極の形成方法及び電子部品１０の製造方法と同様に、銀電極２１４ａ，２１４ｂを薄く形成することができ、かつ、実装不良が発生することを抑制できる。

（その他の実施形態）
以下に、その他の実施形態に係る電極の形成方法及び電子部品１０の製造方法について説明する。第１の実施形態ないし第３の実施形態に係る電極の形成方法及び電子部品１０の製造方法では、銀電極２１４ａ，２１４ｂを平坦化する工程の前後に、銀電極２１４ａ，２１４ｂを乾燥させていた。しかしながら、銀電極２１４ａ，２１４ｂを平坦化する工程の前に、銀電極２１４ａ，２１４ｂを乾燥させる必要は必ずしもない。

以上のように、本発明は、電極の形成方法及びこれを含む電子部品の製造方法に有用であり、特に、外部電極を薄く形成することができ、かつ、実装不良が発生することを抑制できる点において優れている。

１０電子部品
１２積層体
１４ａ，１４ｂ外部電極
９８，１１１保持具
１００，１１２フィルム
１０２，１１４粘着層
１０４ベッド
１０６導電性ペースト層
１０８ヒーター
１１０，４００ホットプレート
１１６容器
２１４ａ，２１４ｂ銀電極
３００ローラー

Claims

積層体を準備する工程と、
前記積層体の所定の面にペーストを塗布して電極を形成する工程と、
前記電極が形成された前記所定の面を加熱しながら押さえつけて、該電極を平坦化する工程と、
前記電極を平坦化した後に、該電極を完全に乾燥させる工程と、
前記電極を完全に乾燥させた後に、該電極に熱処理を施す工程と、
を備えていること、
を特徴とする電極の形成方法。
前記電極を形成する工程では、前記ペーストに前記積層体を浸漬すること、
を特徴とする請求項１に記載の電極の形成方法。
前記電極を平坦化する前に、該電極を半乾燥させる工程を、
更に備えていること、
を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電極の形成方法。
前記電極を平坦化する工程では、算術表面粗さが０．２μｍ以下である面に前記所定の面を押さえつけること、
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電極の形成方法。
前記電極を平坦化する工程では、算術表面粗さが０．０５μｍ以下である面に前記所定の面を押さえつけること、
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電極の形成方法。
前記電極を平坦化する工程では、凹部が設けられた面に前記所定の面を押さえつけること、
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電極の形成方法。
前記電極を平坦化する工程では、８０℃以上１５０℃以下の温度に加熱された平面に前記所定の面を押さえつけること、
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電極の形成方法。
前記電極を平坦化する工程では、０．１秒以上９０秒以下の間だけ前記所定の面を押さえつけること、
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の電極の形成方法。
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の電極の形成方法を備えていること、
を特徴とする電子部品の製造方法。