JPH11354378A - セラミック電子部品の電極形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック電子部品の焼結体表面に形成した
電極表面に均質な異種金属のめっき膜を形成すると共
に、めっき電解液の汚染を防止することを目的とする。 【解決手段】 セラミック電子部品の焼結体２１表面に
設けた外部電極２３面に、電解バレルめっき法を用いニ
ッケル膜２４、更にその表面にハンダ膜２５を形成する
際、それぞれのめっき初期の間は所定電流を印加しなが
ら、バレル回転数を遅く回転させ予め薄いニッケル膜２
４、ハンダ膜２５を形成した後、バレル回転数を規定回
数に戻し継続して所定厚さのニッケル膜２４、ハンダ膜
２５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば焼結体の端
面に外部電極を形成した積層セラミックコンデンサ（以
降、積層コンデンサと称する）等のセラミック電子部品
に形成した電極表面に、電解バレルめっき法を用いて異
種金属めっき膜を形成するセラミック電子部品の電極形
成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セラミック電子部品は、高密度実装化に
対応し端子電極を直接回路基板にハンダ付けする方法が
用いられている。積層コンデンサに代表されるセラミッ
ク電子部品では、端子電極のハンダ付け性を向上させる
目的で、その端面に形成した外部電極表面に電解バレル
めっき法を用いて耐熱性のニッケルめっき膜を施した
後、更にその表面にハンダめっき膜を形成する方法が一
般的に行われている。

【０００３】従来の電解バレルめっき方法を積層コンデ
ンサを例に図を用い説明する。図１に積層コンデンサ、
図２、図３に電解バレルめっきの装置の一部を示した。
図１において、２１は焼結体、２２は内部電極、２３は
外部電極、２４はニッケル膜、２５はハンダ膜である。
図２において、４１は内面にサランネット４２を設けた
プラスチック製の六角形状のバレル籠、４３は陰電極、
４４はダミーボール、４５はニッケル、又はハンダ製の
陽電極、４６は可変型定電流電源、４７はめっき槽、４
８はめっき電解液である。また（表１）に従来の電解バ
レルめっき工程フロー、及び条件を示した。

【０００４】

【表１】

【０００５】先ず、バレル籠４１内にダミーボール４４
と端面に外部電極２３を形成した焼結体２１を重量比で
３：２の割合で投入し、硫酸処理液中で酸活性（３１）
処理を所定時間行う。

【０００６】次に水洗（３２）を一分間行った後、ニッ
ケルのめっき電解液４８の入っためっき槽４７中にバレ
ル籠４１ごと浸漬し、可変型定電流電源４６をオンし２
０Ｖ、５０Ａの電流を印加しながら、バレル籠４１を２
０rpmの速度で回転させ、可変型定電流電源４６に接続
された陽電極４５からめっき電解液４８を介し陰電極４
３にめっき電流を流して、陰電極４３にダミーボール４
４を介して接触した焼結体２１の外部電極２３を陰電極
４３と等電位にし、外部電極２３の表面に６０分間ニッ
ケルめっき（３３）を行い、ニッケル膜２４を形成す
る。

【０００７】次いでバレル籠４１ごと水洗（３４）を一
分間行った後、メタンスルホン酸処理液中に浸漬し酸活
性（３５）処理を所定時間行う。続いて水洗（３６）を
一分間行った後、ハンダのめっき電解液４８の入っため
っき槽４７中に浸漬し、可変型定電流電源４６をオン
し、１０Ｖ、３０Ａの電流を印加しながら、バレル籠４
１を２０rpmの速度で回転させ、焼結体１の外部電極２
３表面に形成したニッケル膜２４の表面に、更に４５分
間ハンダめっき（３７）を行い、ハンダ膜２５を形成す
る。

【０００８】その後、バレル籠４１ごと水洗（３８）を
行った後、バレル籠４１からめっき済みの焼結体２１を
取り出し、後処理（３９）として酸化防止処理を行い、
続いて１５０℃の温度で２時間乾燥（４０）し、焼結体
２１の外部電極２３表面にニッケル膜２４、更にその表
面にハンダ膜２５を形成した積層コンデンサを作製する
方法が一般的に行われている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の電解バレルめっき方法では、めっき初期の段階から
２０rpmの規定回転数でバレル籠４１の回転を行うた
め、焼結体２１がバレル籠４１回転の遠心力でバレル籠
４１のサランネット４２面に押付けられた状態で回転し
たり、またはダミーボール４４と共にめっき電解液４８
中で跳びはね、陰電極４３と焼結体２１の外部電極２３
の電気的接触が不十分となる。このため可変型定電流電
源４６をオン状態にすると一時的に一部の焼結体２１の
外部電極２３部分が、陰電極４３に対し電気的に陽極状
態となり、外部電極２３の金属、又は外部電極２３表面
に形成したニッケル膜２４がイオン状態となってめっき
電解液４８中に溶出する。特に、生産性を向上させるた
めバレル籠４１内に投入する焼結体２１を多くするとこ
の傾向が強くなる。めっき電解液４８中に溶出した外部
電極２３の金属イオン、めっき電解液４８に溶出したニ
ッケルイオンは、めっき電解液４８の不純物として作用
し、めっき不良の一因となるため、めっき電解液４８を
しばしば交換する必要がある。これを怠ると目的とする
めっき金属と溶出した金属との合金が外部電極２３、ま
たはニッケル膜２４表面にめっきされる。例えば、ハン
ダめっき（３７）を行う場合には、ニッケルとハンダの
合金がニッケル膜２４表面にめっきされ半田付け性が低
下する。めっき電解液４８中に溶出した金属イオンを除
去する手段は考えられるが、めっきコストが大幅にアッ
プするため好ましくない。

【００１０】一方、バレル籠４１の回転数を２０rpmよ
り遅くしてニッケルめっき（３３）、またはハンダめっ
き（３７）を行うと、焼結体２１毎に外部電極２３の表
面に形成されるニッケル膜２４、またはハンダ膜２５の
厚さがバラツクという問題点があった。

【００１１】本発明は、前記問題点を解決し焼結体の表
面に形成した外部電極表面に、電解バレルめっき方法を
用いて均質なめっき膜を形成することを目的とするもの
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、焼結体の表面に形成した電極表面に、電解
バレルめっき法を用い、異種金属のめっき膜を形成する
際、めっき初期段階には、バレルを遅く回転させながら
のめっきを行い、その後バレルの回転数を初期よりも速
い規定回数に戻し、その表面に継続してめっきを行う。
初期段階でバレル籠をゆっくり回転させることで、焼結
体が遠心力によりバレル籠の内壁面に押付けられたり跳
びはねたりする事を防ぎ、ダミーボールと焼結体の電極
面との接触機会を増やし、焼結体の電極が陰電極に対し
電気的に陰極状態に保つことができる。これによって、
電極金属がめっき電解液中に溶出するのを最小限に抑制
し、めっき電解液の汚れを防ぎ、電極金属が溶出するよ
り早く電極表面に異種金属のめっき膜を析出させ、めっ
き膜がある程度の厚さに形成された後は、初期よりも速
い規定回転数に戻して継続してめっきを行い、電極表面
でめっき膜の溶出と析出を繰返しながら徐々に電極表面
に均質な異種金属のめっき膜を形成することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、セラミック電子部品の焼結体表面に形成した電極表
面に、電解バレルめっき法を用いて異種金属のめっき膜
を形成する際、めっき初期の間はバレルを遅く回転させ
ながらめっきを行い、その後バレルの回転数を前記初期
よりも速い規定回数に戻して継続してめっきを行い、前
記電極表面に目的とする異種金属の均質な所定厚さのめ
っき膜を形成することを特徴とするセラミック電子部品
の電極形成方法であって、めっき初期の段階で、バレル
の回転数を遅くすることにより、セラミック電子部品の
焼結体表面に形成した電極とダミーボールとの接触機会
を増やし、形成した電極部を陰電極と等電位にすること
により、電極金属がめっき電解液中に溶出することを防
ぎ、電極金属が溶出するより早く、電極表面にある程度
の厚さの異種金属めっき膜を形成する。その後、バレル
回転数を規定回数に戻し継続してめっきを行うことによ
り、電極表面にある程度の厚さに形成された異種金属め
っき膜は、溶出と析出を繰返すが、電極金属表面に徐々
に均質な異種金属のめっき膜を形成することになる。

【００１４】本発明の請求項２に記載の発明は、セラミ
ック電子部品の焼結体表面に形成した電極表面に、電解
バレルめっき法を用い異種金属のめっき膜を形成する
際、めっき初期の間は第一のめっき槽でバレルを遅く回
転させながらめっきを行い、次に第一のめっき槽と同一
組成のめっき電解液を有する第二のめっき槽に移し、バ
レルの回転数を前記初期よりも速い回転数とし、目的と
する異種金属の均質な所定厚さのめっき膜を形成するこ
とを特徴とするセラミック電子部品の電極形成方法であ
って、バレルの回転初期の焼結体とダミーボールとの混
合が不均一の状態では、焼結体表面に形成した電極とダ
ミーボールの接触機会が少なく、一部の電極部が陰電極
に対し陽極状態となり電極金属が電解めっき液中に溶出
し易いのを対策するものである。つまり第一のめっき槽
でバレルの回転速度を遅くし、電極面にある程度の厚さ
の異種金属めっき膜を予備的に形成させた後、第一のめ
っき槽と同組成のめっき電解液を有する第二のめっき槽
に移替え、継続してめっきを行う。これによって第二の
めっき槽内でバレルの回転速度を速くしても、電極表面
から溶出するのは予め第一のめっき槽で電極表面に形成
された同種の金属めっき膜であるので、第二のめっき槽
のめっき電解液を汚染することがなく、電極表面で析出
しためっき膜の溶出と析出を繰返しながら徐々に均質な
金属めっき膜を形成することができる。また第一のめっ
き槽での異種金属めっきをバレルの回転数を遅くして行
うため、めっき電解液の汚染を少なくすることができ、
第一のめっき槽のめっき電解液も長期間使用することが
できる。

【００１５】本発明の請求項３に記載の発明は、電解バ
レルめっき時間合計の１／３０〜１／６０の間を、バレ
ルの回転速度を規定回転速度の１／２０〜１／６の速度
で回転させてめっきを行い、残りの時間はバレルの回転
速度をそれよりは速い回転速度に戻して継続してめっき
を行う請求項１または請求項２に記載のセラミック電子
部品の電極形成方法であって、めっき初期段階で焼結体
表面に形成した電極金属の溶出量を最小限に抑制するこ
とができ、これにより電極表面にある程度の厚さのめっ
き膜を形成することができる。

【００１６】以下本発明の一実施形態を、積層コンデン
サの焼結体表面に形成した外部電極表面に、電解バレル
めっき法を用いてニッケル膜の形成と、更にその表面に
ハンダ膜を形成するものを例に説明する。

【００１７】（実施の形態１）（表２）に本発明の電解
バレルめっき工程フローとその条件を示した。また電解
バレルめっき装置は図２、図３に示す従来例と同じ機構
のものを用いた。

【００１８】

【表２】

【００１９】予め、端面に外部電極２３として銀電極を
焼付た積層コンデンサの焼結体２１を準備する。

【００２０】図２、図３に示す開口径０．２mmのサラン
ネット４２を内面に設けたプラスチック製のバレル籠４
１に、焼結体２１と鋼鉄製の直径０．８mmのダミーボー
ル４４とを重量比３：２の割合で投入し、（表２）の条
件Ａに示す工程フローに従ってめっきを行った。

【００２１】先ず、バレル籠４１と共に硫酸処理液中で
酸活性（５）を所定時間処理後、一分間の水洗（６）を
行う。

【００２２】次にニッケルのめっき電解液４８の入った
めっき槽４７にバレル籠４１ごと浸漬し、可変型定電流
電源４６のスイッチをオンし、２０Ｖ、５０Ａの電流を
印加し、バレル籠４１を３rpmの速度で２分間回転させ
ながら外部電極２３表面にニッケルめっき（７）を行
い、引き続いてバレル籠４１の回転速度を２０rpmに戻
し４３分間継続して外部電極２３表面にニッケルめっき
（７）を行い、厚さ２〜３μｍのニッケル膜２４を形成
した後、バレル籠４１ごと、一分間の水洗（８）を行
う。

【００２３】次いで、バレル籠４１ごとメタンスルホン
酸処理液中で所定時間酸活性（１３）の処理に続いて、
一分間の水洗（１４）を行う。

【００２４】続いて、バレル籠４１ごとハンダのめっき
電解液４８の入っためっき槽４７に浸漬し、再び可変型
定電流電源４６のスイッチをオン状態とし、１０Ｖ、２
０Ａの電流を印加し、バレル籠４１を３rpmの速度で２
分間回転させながら、外部電極２３表面に形成したニッ
ケル膜２４の表面にハンダめっき（１５）を行い、引き
続いてバレル籠４１の回転速度を２０rpmに戻し５８分
間継続してニッケル膜２４の表面にハンダめっき（１
５）を行い、厚さ２〜３μｍのハンダ膜２５を形成した
後、バレル籠４１ごと一分間の水洗（１６）を行う。

【００２５】外部電極２３表面にニッケル膜２４、及び
ハンダ膜２５を形成した焼結体２１をバレル籠４１より
取り出し酸化防止剤処理（１７）を行った後、１５０℃
の温度で２時間乾燥（１８）して積層コンデンサを完成
させた。

【００２６】以上のような方法で作製した積層コンデン
サと、従来方法の最初からバレル籠４１の回転速度を２
０rpmで６０分間ニッケル膜２４、及び４５分間ハンダ
膜２５を形成した積層コンデンサをそれぞれ８５℃、８
４RH％の恒温恒湿槽に２００時間保持した後のハンダ付
け性を評価した結果と、本実施形態１のハンダめっき
（１５）のめっき電解液４８中に溶出したニッケルイオ
ン濃度、及び従来のめっき電解液４８中に溶出したニッ
ケルイオン濃度を測定し併せて（表３）に示した。

【００２７】

【表３】

【００２８】（表３）に示すように、本実施形態１の条
件Ａの工程で作製した積層コンデンサは、恒温恒湿槽に
放置後においても外部電極２３ハンダ付け不良が１個し
か発生していないのに対し、従来のめっき方法の積層コ
ンデンサは１００個中６個の不良が発生している。この
原因は従来条件では、めっき電解液４８中のニッケルイ
オン濃度が２５０ppmと多く検出され、本発明の約４倍
となっていることから、外部電極２３のニッケル膜２４
の表面のハンダ膜２５がハンダとニッケルの合金めっき
で形成された結果と推測される。

【００２９】（実施の形態２）（実施の形態１）と同様
に図２、図３に示す、開口径０．２mmのサランネット４
２を内面に設けたプラスチック製のバレル籠４１に、焼
結体２１と鋼鉄製直径０．８mmのダミーボール４４とを
重量比３：２の割合で、投入し（表２）の条件Ｂに示す
工程フローに従って順次めっき膜を形成した。

【００３０】先ず、バレル籠４１と共に焼結体２１を硫
酸処理液中で所定時間の酸活性（１）処理に続いて、一
分間の水洗（２）を行った後、ニッケルのめっき電解液
４８の入った第一のめっき槽４７にバレル籠４１ごと浸
漬し、可変型定電流電源４６のスイッチをオンし、２０
Ｖ、５０Ａの電流を印加しながら、バレル籠４１を３rp
mの速度で回転させ、２分間外部電極２３表面にニッケ
ルめっき（３）を行い、続いてバレル籠４１ごと一分間
の水洗（４）を行った。

【００３１】次いでバレル籠４１ごと二回目の硫酸処理
液中で所定時間の酸活性（５）処理に続いて、一分間の
水洗（６）処理を行った後、ニッケルのめっき電解液４
８の入った第二のめっき槽４７に移して、再び可変型定
電流電源４６のスイッチをオンし、２０Ｖ、５０Ａの電
源を印加しながら、バレル籠４１の回転数を２０rpmに
戻し、５８分間継続して外部電極２３表面にニッケルめ
っき（７）を行い、厚さ２〜３μｍのニッケル膜２４を
形成し、その後、続いて一分間の水洗（８）を行った。

【００３２】その後、ニッケル膜２４を形成した焼結体
２１をバレル籠４１ごとメタンスルホン酸処理液中で所
定時間の酸活性（９）処理し、続いて、一分間の水洗
（１０）を行った後、バレル籠４１ごとハンダのめっき
電解液４８の入った第一のめっき槽４７に浸漬し、可変
型定電流電源４６のスイッチをオン状態にし、１０Ｖ、
３０Ａの電流を印加しながら、バレル籠４１を３rpmの
速度で回転させ、２分間外部電極２３表面に形成したニ
ッケル膜２４の表面にハンダめっき（１１）を行い、続
いてバレル籠４１ごと一分間の水洗（１２）を行った。

【００３３】次にバレル籠４１ごと二回目のメタンスル
ホン酸処理中で所定時間の酸活性（１３）を行い、続い
て、一分間の水洗（１４）処理を行った後、ハンダのめ
っき電解液４８の入った第二のめっき槽４７に移して、
再び可変型定電流電源４６のスイッチをオンし、１０
Ｖ、３０Ａの電源を印加しながら、バレル籠４１の回転
数の２０rpmに戻し、４３分間継続して外部電極２３表
面に形成したニッケル膜２４表面にハンダめっき（１
５）を行い、厚さ２〜３μｍのハンダ膜２５を形成し、
続いて一分間の水洗（１６）を行った。

【００３４】次いで、ハンダ膜２５を形成した焼結体２
１をバレル籠４１より取り出し、酸化防止剤による後処
理（１７）を行った後、１５０℃の温度で２時間乾燥
（１８）して外部電極２３の表面にニッケル膜２４、更
にその表面にハンダ膜２５を形成した積層コンデンサを
完成させた。

【００３５】以上のような方法で作製した積層コンデン
サを実施の形態１と同条件で恒温恒湿槽に放置後、積層
コンデンサのハンダ付け性の評価と、本実施形態２の条
件Ｂにおける第二のハンダのめっき槽４７のめっき電解
液４８に溶出したニッケルイオン濃度を測定し併せて
（表３）に示した。

【００３６】（表３）に示すように、本実施形態の条件
Ｂの工程フローに従って作製した積層コンデンサは、恒
温恒湿槽に放置後のハンダ付け不良がさらに減少してい
ることが分かる。これはハンダのめっき電解液４８中の
ニッケルイオン濃度が２０ppmと更に減少していること
から、ニッケル膜２４の表面には純粋なハンダ膜２５が
形成された結果と推測される。

【００３７】尚、実施の形態１、及び２においてめっき
初期段階でバレル籠４１の回転数の遅い状態を二分以上
継続すると一部の焼結体２１の外部電極２３表面に形成
されるめっき厚さが厚くなり過ぎ好ましくない。また一
分間より短い場合はめっき膜の形成が不十分で、その後
にバレル籠４１の回転数を速くして継続してめっきを行
うと形成不十分の箇所から下地金属がめっき電解液の中
に溶出し好ましくない。また更に初期段階のバレル籠４
１の回転速度を１rpmより遅くするとダミーボール４４
と焼結体２１との均一分散が行われず、３rpmより速く
すると焼結体２１の跳びはねが発生し、何れの場合にお
いても外部電極２３の表面が溶出するものと、予備めっ
きがされるものとが生じ好ましくない。

【００３８】以上の結果から、積層コンデンサの焼結体
２１表面に形成した外部電極２３の表面に、電解バレル
めっき法を用いニッケル膜２４を形成後、更にその表面
にハンダ膜２５を形成する際、それぞれのめっき初期段
階にはバレル籠４１の回転数を遅くして短時間で、予め
薄いめっき膜を形成した後、バレル籠４１の回転数を規
定回転数に戻し継続して所定時間めっき処理を行い必要
とする厚さのめっき膜を形成する方法を用いることによ
り、目的とする金属の均質なめっき膜を形成することが
できると共に、めっき電解液４８の汚染を低減すること
が可能となる。まためっき工程を予備めっきの第一のめ
っき槽４７、本めっきの第二のめっき槽４７と分離して
行うことで、得られた積層コンデンサのハンダ付け性を
向上させることができると共に、めっき電解液４８は消
費されためっき金属イオンの不足分を補充するのみで、
めっき電解液４８を交換する事なく、長期間めっき作業
を継続することができる。即ち、本発明の電解バレルめ
っき方法を用いることにより、従来の技術的、コスト的
課題であっためっき槽４７のめっき電解液４８中の不純
物管理の軽減と、めっき電解液４８の更新の回数を極端
に減らすことができ、ハンダ付け性の優れたセラミック
電子部品の提供と、めっきコストの低減が可能となり、
その経済効果は大きなものとなる。

【００３９】尚、本実施形態において積層コンデンサの
焼結体２１表面に形成した外部電極２３の表面にニッケ
ル膜２４、更にその表面にハンダ膜２５を形成したこと
について説明したが、形成された外部電極２３表面にめ
っき可能な金属であれば如何なる金属の電解バレルめっ
きにも適用することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明は、セラミック電子
部品の焼結体表面に形成した外部電極の表面に、異種金
属のめっき膜を形成する際、めっき初期段階はバレルの
回転数を遅くして予め異種金属の薄いめっき膜を形成
し、その後、バレルの回転数をそれまでよりは速い規定
回転数に戻して継続してめっき処理を行い、必要とする
厚さのめっき膜を形成する方法を用いることにより、目
的とする金属の均質なめっき膜を形成することができる
と共に、めっき電解液の汚染を低減しハンダ付け性の優
れたセラミック電子部品を提供することができる。また
めっき工程を第一、第二のめっき槽と分離して行うこと
で、めっき電解液に消費された不足分の新液を補充する
のみで、めっき電解液を交換する事なく長期間めっき作
業を継続することができることから、更にその効果が大
きくなり工業的に利用価値の高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による積層セラミックコン
デンサの断面図

【図２】本発明の一実施形態の電解バレルめっき装置の
側面断面図

【図３】同正面断面図

【符号の説明】

２１ 焼結体 ４１ バレル籠 ４３ 陰電極 ４４ ダミーボール ４５ 陽電極 ４７ めっき槽 ４８ めっき電解液

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック電子部品の焼結体表面に形成
   した電極表面に、電解バレルめっき法を用いて異種金属
   のめっき膜を形成する際、めっき初期の間はバレルを遅
   く回転させながらめっきを行い、その後バレルの回転数
   を前記初期よりも速い規定回数に戻して継続してめっき
   を行うことを特徴とするセラミック電子部品の電極形成
   方法。
2. 【請求項２】 セラミック電子部品の焼結体表面に形成
   した電極表面に、電解バレルめっき法を用い異種金属の
   めっき膜を形成する際、めっき初期の間は第一のめっき
   槽でバレルを遅く回転させながらめっきを行い、次に第
   一のめっき槽と同一組成のめっき電解液を有する第二の
   めっき槽に移し、バレルの回転数を前記初期よりも速い
   回転数としてめっきを行うことを特徴とするセラミック
   電子部品の電極形成方法。
3. 【請求項３】 電解バレルめっき時間合計の１／３０〜
   １／６０の間を、バレルの回転速度を規定回転速度の１
   ／２０〜１／６の速度で回転させてめっきを行い、残り
   の時間はバレルの回転速度をそれよりは速い回転速度に
   戻して継続してめっきを行う請求項１または請求項２に
   記載のセラミック電子部品の電極形成方法。