KR100502733B1

KR100502733B1 - 세라믹 칩형 전자 부품의 전극 형성 방법

Info

Publication number: KR100502733B1
Application number: KR10-2002-0055378A
Authority: KR
Inventors: 모토키아키히로; 히구치쑈이치; 다카노요시히코; 하마다구니히코
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2005-07-22
Also published as: US20030052014A1; JP3910028B2; US6911138B2; CN1405359A; JP2003082492A; KR20030023550A; CN1311103C

Abstract

세라믹 칩형(chip) 전자 부품들의 전극 도금 방법은 도금 바스(bath) 내의 전기 도금의 수행을 포함한다. 도금 바스는 제일석염으로서 반응하는, 술파민산 제일석(tin(Ⅱ) sulfamate); 시트르산(citric acid), 글루콘산, 파이로포스포릭산 (pyrophosphoric acid), 헵톤산(heptoic acid), 말론산(malonic acid), 사과산 (malic acid), 이러한 산들의 염들 및 글루코닉 락톤(gluconic lactone)으로 구성하는 그룹(group)으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 착화제; 약 10 또는 그 이상의 HLB 값을 갖는 계면 활성제 중 적어도 하나를 포함하는 광택제; 및 술파민산(sulfamic acid) 또는 술파민산염(sulfamate)에서 선택된 전도제;를 함유한다. 최종 세라믹 칩형 전자 부품들의 주석 도금 응착은 특정한 레벨(level)에서도 제한될 수 있다.

Description

세라믹 칩형 전자 부품의 전극 형성 방법{A method for forming electrodes of ceramic chip electronic components}

본 발명은 세라믹 칩형 전자 부품의 전극을 형성하는 방법들에 관계된다. 특히, 본 발명은 세라믹 칩형 전자 부품의 전극 도금 방법 및 그 방법에 의해 도금된 전극들을 갖는 세라믹 칩형 전자 부품에 관계된다.

세라믹, 유리, 플라스틱 등으로 형성된 전자 부품들의 전극들은 일반적으로 그것의 솔더 흡습성(solder wettability)을 향상시키기 위해 주석-납 합금(tin-lead alloy)으로 도금된다. 무연 도금에 대한 소망이 증대됨에 따라 주석이 전극들을 도금하는데 사용된 주석-납 합금을 대체하게 되었다. 그러나, 주석의 고유 물성들은 도금에서 많은 문제를 초래한다.

특히, 세라믹 및 유리를 함유한 세라믹 칩형 전자 부품들(칩들)이 주석 도금될 때, 칩들은 서로 응착되기 쉽다. 이러한 응착은 예를 들면, 황산 제 일주석(stannous sulfate)을 함유하는 잘 알려진 약산성 도금 바스를 이용한 주석 도금을 함에 의해 초래된다.

이러한 응착은 도 1a 내지 1c에 보이는 바와 같이, 주석 도금을 하는 동안 적어도 두 개의 칩들(1)의 주석 도금된 부분들(5; 주석이 침전된 부분)이 서로 응착된다는 것을 의미한다. 응착은 주석-납 도금 필름보다 연성(軟性)의, 주석 도금 필름의 경도에 의해 발생하는 것으로 인식되고 있다.

특히, 칩들이 배럴 도금 될 때, 각각의 칩들은 도금 배럴 내에서 다르게 휘저어진다. 예를 들면, 칩들이 세게 휘저어지는 영역에서 오랫동안 인접한 칩들과 접촉된다. 그 결과, 이렇게 인접한 칩들이 서로 응착된다.

어떤 시점에서 도금되는 칩들의 수가 증가할 때 이러한 응착 문제는 특히 현저해진다. 응착이 발생하면, 응착되는 칩들 자체는 결함이 생긴다. 덧붙여, 몇몇의 약하게 응집되는 칩들은 도금 또는 건조되는 동안 분리되기도 한다. 이러한 칩들의 분리된 부분들의 도금 필름들의 두께는 매우 얇고, 그러므로, 이러한 칩들은 결함이 있다. 따라서, 결함이 있는 칩들이 정상 칩들 사이에 섞일 수 있다.

특히, 도 1a에서 보이는 바와 같이, 서로 응착된 두 개의 칩들(1)이 분리될 때, 도 2에 보이는 바와 같이, 서로 응착된 도금 필름들의 부분들(분리된 부분들(5a))의 두께는 매우 얇아진다. 실제로 측정한 분리된 부분들(5a)의 두께는 예를 들어, 0.1㎛이고, 이 두께는 5㎛인 정상 주석 도금 필름들(5)의 두께보다 매우 얇다.

그러한 매우 얇은 도금 필름을 갖는 칩들의, 납땜성 등과 같은, 장착 특성들이 나빠진다. 칩형 부품들이 소형화됨에 따라, 이 응착 문제가 더욱 심각해질 것이 예상된다.

응착 문제를 방지하기 위해, 칩들의 공정 조건들이 향상되었다. 예를 들면, 어느 시점에서 도금되는 칩들의 수는 응착을 줄이기 위해 감소된다. 그러나, 작업 효율의 악화를 방지하고 무연 주석 도금을 진척시키기 위해, 기본적인 해결책이 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 주석 도금 응착이 특정 레벨에 제한되지 않는 세라믹 칩형 전자 부품의 도금 방법과 그 방법에 의해 도금된 전극들을 갖는 세라믹 칩형 전자 부품을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 위하여, 제 1 양상에 따르면, 본 발명은 세라믹 칩형 전자 부품의 전극 도금 방법을 제공한다. 방법은 도금 바스 내에서 전기 도금을 수행하는 단계를 포함한다. 도금 바스는 제일석염처럼 반응하는, 술파민산 제일석(tin(Ⅱ) sulfamate); 시트르산(citric acid), 글루콘산, 파이로포스포릭산(pyrophosphoric acid), 헵톤산(heptoic acid), 말론산(malonic acid), 사과산(malic acid), 이러한 산들의 염들 및 글루코닉 락톤(gluconic lactone)으로 구성되는 그룹(group)으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 착화제; 약 10 또는 그 이상의 HLB 값을 갖는 적어도 하나의 계면 활성제를 포함하는 광택제(brightener); 및 술파민산(sulfamic acid) 또는 술파민산염(sulfamate)에서 선택된 전도제;를 함유한다.

제일석염의 역할을 하는, 술파민산 제일석을 이용함으로써, 세라믹 칩형 전자 부품들은 응착 실패가 현저하게 감소되는 반면 무연 주석 도금을 하여 주석 도금된 전극들을 형성할 수 있다. 이는 비록 도금 필름들이 납을 함유하지 않을지라도, 술파민산염 이온들의 반응에 의해 서로 거의 응착되지 않는 도금 필름들을 술파민산 제일석이 형성하기 때문이다.

바람직하게, 주석 도금 바스는 히드로퀴논(hydroquinone), 아스코르브산, 피로카테콜(pyrocatechol) 및 레조르시놀(resorcinol)로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 산화방지제를 함유한다.

주석 도금 바스에 산화방지제를 첨가하면, 도금 바스 내의 제일석(tin(Ⅱ)) 이온들이 주석(Ⅳ)으로 산화되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 도금 바스의 수명이 증가될 수 있다.

바람직하게, 술파민산 제일석의 농도는 약 0.05 내지 1.0mol/L의 범위 내에 있다. 이 범위 내에서 술파민산 제일석의 농도를 설정함에 따라 단위 리터(L)는 10³cm³으로 표시되고, 우수한 솔더 흡습성을 갖는 매끄러운 도금 필름이 형성될 수 있다.

바람직하게, 착화제의 농도는 약 0.05 내지 10mol/L의 범위이다. 이 범위 내에서 착화제의 농도를 설정하면, 주석 및 착화제로부터 안정된 복합체가 생성될 수 있고, 따라서, 우수한 솔더 흡습성을 갖는 매끄러운 도금 필름들이 전류 밀도의 넓은 범위 내에서 형성될 수 있다.

바람직하게, 광택제의 농도는 약 0.01 내지 100g/L의 범위 내에 있다.

이 범위 내에서 광택제의 농도를 설정함으로써, 광택제의 계면 활성제는 콜로이드성 집합체를 형성하여 용액의 특성을 현저하게 변화시킨다. 이 콜로이드성 집합체는 계면 활성제가 캐소드(cathode; 도금된 표면)에 충분히 퍼질 때 형성되며 도금 바스 내에 과도하게 존재한다. 즉, 콜로이드성 집합체의 형성은 계면 활성제의 충분한 양이 도금 바스 내에 존재함을 의미한다. 그러므로, 도금 바스 내의 콜로이드성 집합체의 존재는 캐소드(도금된 표면)가 계면 활성제의 충분한 양을 흡수함을 나타내며, 따라서, 매끄러운 도금 필름을 형성한다.

바람직하게, 산화방지제의 솔도는 약 0.01 내지 100g/L의 범위 내에 있다.

바람직하게, 계면 활성제는 그것의 분자 구조 내에 적어도 하나의 벤젠고리를 갖는 비이온 계면 활성제이다. 따라서, 우수한 솔더 흡습성을 갖는 주석 도금 필름은 넓은 범위의 전류 밀도에서 형성 가능하다. 바람직하게, 비이온 계면 활성제는 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르, α-나프톨 에톡실레이트(α-naphthol ethoxylate) 및 β-나프톨 에톡실레이트(β-naphthol ethoxylate)로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나를 포함한다.

바람직하게, 도금 바스의 pH는 약 3 내지 8의 범위 내에 있다. 따라서, 세라믹 칩형 전자 부품들의 세라믹 원소 집합체들이 도금 바스 내에서 용해되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 도금 후 청소시에 도금 바스를 흐려지게 하는 주석 수산화물의 형성이 방지될 수 있다.

바람직하게, 전기 도금은 수평-회전 배럴(barrel), 경사-회전 배럴, 진동 배럴 및 요동 배럴로 구성된 그룹으로부터 선택된 도금 배럴을 이용하여 배럴 도금에 의해 수행된다.

바람직하게, 세라믹 칩형 전자 부품들의 크기는 약 5.7mm ×5.0mm ×4.0mm 또는 그 이하이다.

다른 양상에 따르면, 본 발명은 위에서 설명된 방법에 의해 도금된 전극들을 포함하는 세라믹 칩형 전자 부품을 제공한다. 완성된 세라믹 칩형 세라믹 전자 부품은 응착 실패를 보이지 않으며 우수한 솔더 흡습성을 갖는다.

(본 발명의 바람직한 실시형태들)

본 발명의 세라믹 칩형 전자 부품의 전극 도금 방법이 도면들을 참조하여 지금 설명될 것이다.

도 3a에서 보이는 바와 같이, 세라믹 칩형 전자 부품(1)은 실질적으로 평행육면체의 세라믹 원소 집합체(2) 및 세라믹 원소 집합체(2)의 종방향에 있는 단들의 외부 전극들(3)을 포함한다. 세라믹 칩형 전자 부품(1)의 크기는 예를 들면, 너비가 5.0mm 또는 5.7mm, 길이가 5.7mm 또는 5.0mm 및 두께가 4.0mm이다. 도 3b에서 보이는 바와 같이, 내부 전극들(4)은 세라믹 원소 집합체(2)의 내부에서, 그 사이의 세라믹 층들과 교대로 배치되어 있다. 내부 전극들의 수는 임의적이다. 이 실시형태에서, 외부 전극들(3)은 주석 도금 바스를 이용하여 전기 도금되고 그 표면에 도금 필름들을 형성한다. 외부 전극들(3)은 주석 도금이 되기 전에 니켈(nickel)로 도금되어 하층(下層)을 형성할 수도 있다.

주석 도금 바스는 제일석염, 착화제 및 광택제를 포함한다. 이 실시형태에서, 술파민산 제일석이 제일석염으로 사용된다.

바람직하게, 주석 바스 내의 술파민산 제일석의 농도는 적어도 약 0.05 mol/L이고, 더 바람직하게는, 약 0.1mol/L 또는 그 이상이다. 바람직하게, 도금 바스 내의 술파민산 제일석의 농도는 약 1mol/L, 더 바람직하게는 약 0.7mol/L로 제한된다. 이는 전류 밀도가 높은 경우 약 0.05mol/L 미만의 술파민산 제일석은 도금 필름들의 표면 거칠기를 증가시키고, 전류 밀도가 낮은 경우 약 1mol/L 이상의 술파민산 제일석은 표면의 거칠기를 증가시키기 때문이다. 이러한 도금 필름들의 솔더 흡습성은 현저히 나빠진다.

착화제는 시트르산(citric acid), 글루콘산, 파이로포스포릭산 (pyrophosphoric acid), 헵톤산(heptoic acid), 말론산(malonic acid), 사과산(malic acid), 이러한 산들의 염들 및 글루코닉 락톤(gluconic lactone)으로 구성되는 그룹(group)으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.

바람직하게, 착화제의 농도는 적어도 약 0.05mol/L이며, 더욱 바람직하게는, 약 0.1mol/L 또는 그 이상이다. 바람직하게, 착화제의 농도는 약 10mol/L, 더욱 바람직하게는 약 4.5mol/L로 제한된다. 이는 만약 주석에 대한 착화제의 몰비가 1 미만이면 주석 및 착화제로부터 안정된 복합체가 생성되지 않는다. 만약 안정된 복합체가 형성되지 않는다면, 우수한 솔더 흡습성을 갖는 도금 필름들은 넓은 범위의 전류 밀도 내에서 형성될 수 없다. 따라서, 주석에 대한 착화제의 농도비는 바람직하게 적어도 약 1이다. 그러나, 약 10mol/L 이상의 착화제는 도금 바스 내에서 용해되지 않는다.

광택제는 약 10 또는 그 이상의 친수성-소수성 균형(HLB; hydrophile-lipophile balance)값을 갖는 적어도 하나의 계면 활성제를 포함한다. HLB값은 계면 활성제의 친수성 및 소수성 사이의 균형을 나타낸다. HLB는 미국의 아틀라스 파우더 컴퍼니(Atlas Powder Co.)의 연구원들에 의해 고안되어, 현재 계면 활성제의 친수성의 지표로 사용된다.

계면 활성제, 즉, 약 10 미만의 HLB값을 갖는 광택제는 위에서 설명된 조성을 갖는 도금 바스 내에서 용해되지 않는다. 계면 활성제의 HLB값은 10 또는 그 이상이어야 한다.

보다 바람직하게, 광택제는 그 분자 구조 내에 적어도 하나의 벤젠고리를 갖는 적어도 하나의 비이온 계면 활성제를 함유한다. 벤젠고리는 전기 도금시의 캐소드(도금된 표면)상에서 측정 가능한 흡착성을 갖기 때문에, 광택제는 도금되는 영역에 국소적으로 집중됨이 예상된다. 따라서, 더욱 증가된 솔더 흡습성을 가지며 서로 거의 응착되지 않는 도금 필름들이 형성되는 것이 가능하다.

바람직하게, 비이온 계면 활성제는 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르, α-나프톨 에톡실레이트 및 β-나프톨 에톡실레이트로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함한다.

바람직하게, 광택제의 농도는 적어도 약 0.01g/L이며, 보다 바람직하게는, 약 0.1g/L 또는 그 이상이다. 바람직하게, 광택제의 농도는 약 100g/L, 보다 바람직하게는 약 10g/L로 제한된다.

약 0.01g/L의 광택제 농도는 광택제의 계면 활성제의 임계 미셀 농도(critical micelle concentration)이다. 용액 내의 계면 활성제의 특정 농도는 콜로이드성 집합체를 형성하여 용액의 특성을 현저하게 변화시킨다. 이러한 콜로이드성 집합체는 미셀로 간주되고, 미셀을 형성하기 위한 최소 농도는 임계 미셀 농도로 간주된다. 반면, 약 10g/L 이상의 광택제는 과도하며 쓸모없다. 과도한 광택제는 도금 특성에 영향을 끼치지 않으므로, 약 10g/L 이상의 광택제가 가해질 수도 있으나, 약 100g/L 이상의 광택제는 도금 바스 내에서 용해되지 않는다. 계면 활성제가 캐소드(도금된 표면)에 충분히 퍼졌을 때 미셀이 형성되고 도금 바스 내에 과도하게 존재한다. 즉, 미셀의 형성은 충분한 양의 계면 활성제가 도금 바스 내에 존재함을 의미한다. 따라서, 도금 바스 내의 미셀의 존재는 캐소드(도금된 부분)가 충분한 양의 계면 활성제를 흡착하여, 이에 따라 매끄러운 도금 필름을 형성함을 나타낸다.

도금 바스는 산화방지제를 함유할 수도 있다. 산화방지제는 히드로퀴논(hydroquinone), 아스코르브산, 피로카테콜(pyrocatechol) 및 레조르시놀(resorcinol)로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 주석 도금 바스에 산화방지제를 첨가함으로써, 도금 바스 내의 제일석 이온들이 주석(Ⅳ)으로 산화되는 것이 방지된다. 따라서, 도금 바스의 수명이 증가될 수 있다.

바람직하게, 산화방지제의 농도는 적어도 약 0.01g/L이고, 보다 바람직하게는, 약 0.1g/L 또는 그 이상이다. 이는 약 0.01g/L 미만의 산화방지제는 주석의 산화를 억제하는데 충분하지 않기 때문이다. 바람직하게, 도금 바스 내의 산화방지제의 농도는 약 100g/L, 보다 바림직하게는 약 10g/L로 제한된다. 이는 약 10g/L 이상의 산화방지제가 과도하며 쓸모없기 때문이다. 과도한 산화방지제는 도금 특성에 영향을 주지 않으므로, 약 10g/L 이상의 산화방지제가 첨가될 수도 있으나, 약 100g/L 이상의 산화방지제는 도금 바스 내에서 용해되지 않는다.

바람직하게, 도금 바스의 pH 최저 한계는 약 3이며, 보다 바람직하게는 약 3.5이다. 이는 pH 2 또는 그 이하의 도금 바스는 세라믹 원소 집합체(2)의 용해도를 증가시킬 수도 있고, 이에 따라 세라믹 원소 집합체(2)를 용해시킬 수 있기 때문이다. 바람직하게, 도금 바스의 pH 최고 한계는 약 8이며, 보다 바람직하게는 약 7이다. 이는 pH 9이상의 도금 바스는 도금 후 청소할 때 도금 바스가 흐려지게 하는 주석 수산화물(hydroxide)을 생성하기 때문이다. 따라서, pH는 위에서 설명한 범위들로 반드시 제한되어야 한다. 도금 바스의 pH를 제어하기 위해, pH 조정제가 사용된다. pH가 감소하는 경우, 바람직하게, pH 조정제로서 술파민산(sulfamic acid), 아미도술포닉산(amidosulfonic acid), 또는 황산(sulfuric acid)이 사용된다. pH가 증가하는 경우, 어떠한 pH 조정제도 사용될 수 있다.

바람직하게, 술파민산, 술파민산염, 황산 또는 황산염등과 같은, 전도제(conducting agent)가 도금 바스에 첨가되지만, 이들에만 국한되지 않는다.

도금은 회전 배럴(barrel), 수평-회전 배럴, 경사-회전 배럴, 진동 배럴 및 요동 배럴로 구성된 그룹으로부터 선택된 배럴 도금으로 수행될 수도 있다.

바람직하게, 세라믹 칩형 전자 부품들의 크기는 약 5.7mm ×5.0mm ×4.0mm 또는 그 이하이다. 세리믹 칩들의 크기가 약 5.7mm ×5.0mm ×4.0mm보다 더 큰 경우, 응착은 문제가 되지 않는다.

(실시예들)

본 발명은 실시예들을 참조하여 더 설명된다. 그러나, 이 실시예들로만 국한되지 않고, 도금 바스의 조성 및 도금 조건들은 위에서 설명한 목적에 따라 다양해질 수도 있다.

실시예들 및 비교 실시예들에서 형성된 도금 필름들의 솔더 흡습성과 응착 은 다음의 방법들에 따라서 평가된다.

도금 필름들(특히 단일한 주석 도금 필름들)의 솔더 흡습성은 훌 셀(Hull cell)을 통해 시각적으로 관찰된, 도금 필름들의 표면 상태와 관련이 있다. 구체적으로, 칩형 전자 부품들에 요구되는 흡습성은 매끄러운 표면을 갖는 층상 주석 도금 필름을 형성함에 의해 확보된다.

따라서, 도금 필름들은 실시예들의 훌 셀 내에 형성되고, 도금 필름들이 칩형 전자 부품의 필요 조건을 만족하는지의 여부를 측정하는 것이 시각적으로 관찰된다. 훌 셀 테스트(test)를 위해 놋쇠 평판이 사용된다.

훌 셀 테스트는 25분 동안 0.2A의 전류에서 스터링(stirring) 없이 수행된다. 0.1 내지 1.0A/dm²의 범위의 전류 밀도들에서, 광택이 있는 도금 필름이 캐소드 영역의 100%에 형성되는 경우 도금 필름은 매우 양호한 것으로 판정된다; 광택이 있는 도금 필름이 캐소드 영역의 80% 또는 그 이상에서 형성되는 경우, 필름은 양호한 것으로 판정된다; 그리고 광택이 있는 도금 필름이 캐소드 영역의 80% 미만에 형성되는 경우, 필름은 불량으로 판정된다.

응착은 도금 강철구들에 의해 평가된다. 강철구들은 다음의 조건들 하에서 하층과 반응하고, 연속적으로 회전 배럴을 이용한 주석과 반응하여, 니켈로 도금된다. 평가는 짧은 시간동안 가속 테스트로 수행되기 때문에 전류 밀도는 보통보다 더 높게 설정된다.

강철구는 1.2mm의 직경을 가지며, 30mL의 강철구들은 12rpm의 회전 속도에서 100mL의 체적을 갖는 회전 배럴 내에서 도금된다.

니켈 도금은 60℃의 온도 및 3A/dm²의 전류 밀도에서 와트 바스(Watt bath) 내에서 60분 동안 수행된다; 그리고 주석 도금은 25℃의 온도 및 0.4A/dm²의 전류 밀도에서 120분 동안 수행된다.

평가치는 다음의 식에 따라 도금된 강철구들의 중량들로부터 유도된다; 응착율(%) = (응착 강철구들의 중량(g)/강철구들의 총중량(g)) ×100. 이 평가값을 기초로 하여, 10% 미만의 응착율은 양호로 판정되고, 10% 또는 그 이상의 응착율은 불량으로 판정된다. 10% 미만 평가의 응착율은 대량 생산 라인(line)에서의 0%의 응착율을 나타낸다.

(실시예 1)

본 발명에 따른 세라믹 칩형 전자 부품들의 전극 도금 방법은 다음의 실시예들 및 비교 실시예들을 참조하여 명확히 설명될 것이다.

표 1은 실시예들(1-1 내지 1-5)에서 사용된 도금 바스들의 조성들과 이 도금 바스들 내에 형성된 도금 필름들의 평가 결과들을 보여 준다.

표 1은 실시예들(1-1 내지 1-5)의 각각의 도금 바스가 응착율 및 훌 셀 테스트 양쪽 모두의 결과가 양호 또는 매우 양호인 것을 제시하고 있음을 보여 주며, 이는 우수한 도금 필름의 형성이 가능하다.

표 2는 비교 실시예들(1-1 내지 1-5)의 조성들과 이들 도금 바스 내에서 형성된 도금 필름들의 평가 결과들을 보여 준다.

표 2에서 보이는 바와 같이, 술파민산 제일석은 비교 실시예들(1-1 내지 1-5) 각각(실시예들의 번호에 대응하는 비교 실시예들의 번호)에서 다른 주석염으로 대치된다.

표 2는 실시예들(1-1 내지 1-5)에서와 같이, 비교 실시예들(1-1 내지 1-5)이 훌 셀 테스트에서 양호한 결과를 보이고 있으나, 응착율들이 크고, 따라서, 불량으로 판정됨을 보여준다. 즉, 비교 실시예들(1-1 내지 1-5)에서, 응착 실패가 발생한다.

실시예들(1-1 내지 1-5) 및 비교 실시예들(1-1 내지 1-5)에 따르면, 주석염으로서 술파민산 제일석의 사용이 응착 실패를 감소시킴을 보여준다. 이는 술파민산 제일석이 술파민산염 이온들의 반응에 의해 서로 거의 응착되지 않는 도금 필름들을 형성하기 때문이다.

실시예들(1-1 내지 1-5)에서 술파민산 제일석의 농도들은 0.1 내지 0.7mol/L의 범위이고 이것은 바람직한 결과들이 나오게 한다. 그러나, 술파민산 제일석의 농도는 바람직하게는 약 0.05 내지 1mol/L의 범위이다. 이는 전류 밀도가 높은 경우 약 0.05mol/L 미만의 술파민산 제일석은 도금 필름들의 표면 거칠기를 증가시키고, 전류 밀도가 낮은 경우 약 1mol/L 이상의 술파민산 제일석은 도금 필름들의 표면 거칠기를 증가시키기 때문이다. 이러한 도금 필름들의 솔더 흡습성은 현저히 악화된다.

착화제의 농도는 1.00 내지 4.50mol/L의 범위이고 이것은 바람직한 결과들이 나오게 한다. 그러나, 착화제의 농도는 바람직하게는 약 0.05 내지 10mol/L의 범위이다. 이는 약 1 미만의 주석에 대한 착화제의 몰비가 불안정한 복합체를 유발하고, 따라서, 우수한 솔더 흡습성을 보이는 바람직한 도금 필름들은 넓은 범위의 전류 밀도에 걸쳐 얻을 수 없기 때문이다. 이에 따라, 주석에 대한 착화제의 농도비는 바람직하게 적어도 약 1이다. 그러나, 약 10mol/L 이상의 착화제는 도금 바스 내에서 용해되지 않는다.

광택제의 농도들은 0.1 내지 0.5g/L의 범위이고 이것은 바람직한 결과들이 나오게 한다. 그러나, 광택제의 농도는 바람직하게는 적어도 악 0.01g/L이다. 바람직하게, 광택제의 농도는 약 100g/L로, 보다 바람직하게는 10g/L로 제한된다. 약 0.01g/L의 광택제 농도는 광택제의 계면 활성제의 임계 미셀 농도이다. 용액 내의 계면 활성제의 특정 농도들은 콜로이드성 집합체를 형성하여 용액의 특성들이 현저하게 변화한다. 이 콜로이드성 집합체는 미셀로 간주되고, 미셀을 형성하는 최소 농도는 임계 미셀 농도로 간주된다. 그러나, 약 10g/L 이상의 광택제는 과도하며 쓸모없다. 과도한 광택제는 도금 특성들에 영향을 끼치지 않으므로, 약 10g/L 이상의 광택제가 첨가될 수도 있으나, 100g/L 이상의 광택제는 도금 바스 내에서 용해되지 않는다.

산화방지제의 농도들은 0.5 내지 1.0g/L의 범위이고 이것은 바람직한 결과들이 나오게 한다. 그러나, 산화방지제의 농도는 바람직하게는 적어도 약 0.01g/L이다. 이는 0.01g/L 미만의 산화방지제가 주석의 산화를 억제하는데 충분하지 않기 때문이다. 바람직하게, 산화방지제의 농도는 약 100g/L로, 보다 바람직하게는 10g/L로 제한된다. 이는 약 10g/L 이상의 산화방지제 농도는 과도하며 쓸모없기 때문이다. 과도한 산화방지제는 도금 특성들에 영향을 끼치지 않으므로, 약 10g/L 이상의 산화방지제가 첨가될 수도 있으나, 100g/L 이상의 산화방지제는 도금 바스 내에서 용해되지 않는다.

도금 바스들의 pH는 3.5 내지 7의 범위이고 이것은 바람직한 결과들이 나오게 한다. 그러나, 도금 바스들의 pH는 바람직하게는 약 3 내지 8의 범위이다. 이는 pH 2 또는 그 이하의 도금 바스는 세라믹 원소 집합체의 용해도를 증가시키기도 하며, 따라서 세라믹 원소 집합체를 용해시키기 때문이다. 또한, pH 9이상의 도금 바스는 도금 후 청소시에 도금 바스가 흐려지게 하는 주석 수산화물을 생성한다. 따라서, pH는 위에서 설명한 범위들로 반드시 제한되어야 한다. 도금 바스의 pH의 제어를 위해, pH 조정제가 사용된다. pH가 감소되는 경우, 바람직하게, 술파민산, 아미도술포닉산 또는 황산이 pH 조정제로 사용된다. pH가 증가되는 경우, 모든 pH 조정제가 사용될 수 있다.

바람직하게, 술파민산, 술파민산염, 황산 또는 황산염 등과 같은, 전도제가 도금 바스에 첨가되나, 이들에 국한되지 않는다.

회전 배럴, 수평-회전 배럴, 경사-회전 배럴, 진동 배럴 및 요동 배럴로 구성된 그룹으로부터 선택된 도금 배럴에 의해 도금이 수행될 수도 있다.

바람직하게, 칩형 세라믹 전자 부품들의 크기는 약 5.7mm ×5.0mm ×4.0mm 또는 그 이하이다. 세라믹 칩들의 크기가 약 5.7mm ×5.0mm ×4.0mm 보다 클 경우, 응착은 문제가 되지 않는다.

(실시예 2)

광택이 있는 도금 필름을 얻기 위해, 위에서 설명한 기준에 따라 광택제의 종류들이 변경되고 평가된다. 표 1의 조성들이 바람직한 결과들을 나오게 한다는 것이 이미 알려져 있으므로, 광택제의 평가는 실시예(1-1)에 기초하여 수행된다. 구체적으로, 실시예(1-1)의 광택제는 실시예들(2-1 내지 2-5)의 도금 바스들을 준비하기 위해 표 3에서 보여진 실시예들(2-1 내지 2-5)의 광택제들로 대치된다. pH는 5로 설정된다.

표 3은 응착율 및 훌 셀 테스트 양쪽 모두에서 양호 또는 매우 양호한 결과들을 보이는 실시예들(2-1 내지 2-5)의 도금 바스들을 보여준다. 특히, 실시예들(2-2 및 2-3)은 매우 양호한 것으로 판정되었다. 이 두 실시예들은 그 분자 구조 내에 적어도 하나의 벤젠고리를 갖는 비이온 계면 활성제이다. 비응착(anti-adhesion) 뿐만 아니라 솔더 흡습성은 전기 도금 바스 내에 형성된 도금 필름들에 필요하다. 따라서, 훌 셀 테스트에서 매우 양호함으로 판정된 표 3에 보여진 도금 바스는 바람직하게 시용된다. 구체적으로, 광택제는 바람직하게 그 분자 구조 내에 적어도 하나의 벤젠고리를 갖는 비이온 계면 활성제를 함유한다.

술파민산 제일석의 농도는 실시예들(2-1 내지 2-5)에서 0.2mol/L이다. 그러나, 술파민산 제일석의 농도는 바람직하게 약 0.05mol/L 이상이고, 보다 바람직하게는 약 0.1mol/L 또는 그 이상이다. 이는 전류 밀도가 높은 경우 약 0.05mol/L 미만의 술파민산 제일석은 도금 필름들의 표면 거칠기를 증가시키고, 전류 밀도가 낮은 경우 약 1mol/L 이상의 술파민산 제일석은 도금 필름들의 표면 거칠기를 증가시키기 때문이다. 이러한 도금 필름들의 솔더 흡습성은 현저히 악화된다.

도금 바스 내의 착화제의 농도는 1.50mol/L의 이다. 그러나, 착화제의 농도는 바람직하게는 약 0.05 내지 10mol/L의 범위이다. 이는 약 1 미만의 주석에 대한 착화제의 몰비가 불안정한 복합체를 유발하고, 따라서, 우수한 솔더 흡습성을 보이는 바람직한 도금 필름들은 넓은 범위의 전류 밀도에 걸쳐 얻을 수 없기 때문이다. 이에 따라, 주석에 대한 착화제의 농도비는 바람직하게 적어도 약 1이다. 그러나, 약 10mol/L 이상의 착화제는 도금 바스 내에서 용해되지 않는다.

도금 바스 내의 광택제의 농도는 0.3g/L의 범위이다. 그러나, 광택제의 농도는 바람직하게는 적어도 악 0.01g/L이다. 바람직하게, 광택제의 농도는 약 100g/L로, 보다 바람직하게는 10g/L로 제한된다. 약 0.01g/L의 광택제 농도는 또한 계면 활성제의 역할도 하는, 광택제의 임계 미셀 농도이다. 용액 내의 광택제의 특정 농도 또는 그 이상의 농도는 콜로이드성 집합체를 형성하여 용액의 특성들을 현저하게 변화시킨다. 이 콜로이드성 집합체는 미셀로 간주되고, 미셀을 형성하는 최소 농도는 임계 미셀 농도로 간주된다. 약 10g/L 이상의 광택제는 과도하며 쓸모없다. 과도한 광택제는 도금 특성들에 영향을 끼치지 않으므로, 약 10g/L 이상의 광택제가 첨가될 수도 있으나, 100g/L 이상의 광택제는 도금 바스 내에서 용해되지 않는다.

도금 바스 내의 산화방지제의 농도는 1.0g/L이다. 그러나, 산화방지제의 농도는 바람직하게는 적어도 약 0.01g/L이다. 이는 0.01g/L 미만의 산화방지제가 주석의 산화를 억제하는데 충분하지 않기 때문이다. 바람직하게, 산화방지제의 농도는 약 100g/L로, 보다 바람직하게는 10g/L로 제한된다. 이는 약 10g/L 이상의 산화방지제 농도는 과도하며 쓸모없기 때문이다. 과도한 산화방지제는 도금 특성들에 영향을 끼치지 않으므로, 약 10g/L 이상의 산화방지제가 첨가될 수도 있으나, 100g/L 이상의 산화방지제는 도금 바스 내에서 용해되지 않는다.

도금 바스들의 pH는 5.0으로 설정된다. 그러나, 도금 바스들의 pH는 바람직하게는 약 3 내지 8의 범위이다. 이는 pH 2 또는 그 이하의 도금 바스는 세라믹 원소 집합체의 용해도를 증가시키기도 하며, 따라서 세라믹 원소 집합체를 용해시키기 때문이다. 또한, pH 9이상의 도금 바스는 도금 후 청소시에 도금 바스가 흐려지게 하는 주석 수산화물을 생성한다. 따라서, pH는 위에서 설명한 범위로 반드시 제한되어야 한다. 도금 바스의 pH의 제어를 위해, pH 조정제가 사용된다. pH가 감소되는 경우, 바람직하게, 술파민산, 아미도술포닉산 또는 황산이 pH 조정제로 사용된다. pH가 증가되는 경우, 어떠한 pH 조정제도 사용될 수 있다.

본 발명에 따라, 세라믹 칩형 부품들을 도금하기 위해 주석염으로 술파민산 제일석을 이용하면 칩 크기에 관계없이, 도금 필름들이 칩형 부품들의 전극들에 형성되고 응착 실패가 현저하게 감소한다. 이는 술파민산 이온들의 반응에 의해 서로 거의 응착되지 않는 도금 필름들을 술파민산 제일석이 형성하기 때문이다. 또한, 광택제로서 그 분자 구조 내에 적어도 하나의 벤젠고리를 갖는 비이온 계면 활성제를 이용하여, 우수한 솔더 흡습성을 갖는 주석 도금 필름이 넓은 범위의 전류 밀도에서 형성 가능하다.

도 1a 내지 1c는 도금 필름(film)들의 응착을 보여 주는 투시도이다;

도 2는 도 1a에서 보이는 바와 같이, 도금 필름들이 응착되어 분리된 부분들을 보여주는 세라믹 칩형 전자 부품의 단면도이다; 그리고

도 3a는 본 발명의 실시형태에 따른 세라믹 칩형 전자 부품의 평면도이고, 도 3b는 도 3a에 보여진 세라믹 칩형 전자 부품의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 세라믹 칩형 전자 부품 2 : 세라믹 성분 집합체

3 : 외부 전극들 4 : 내부 전극들

5 : 주석 도금된 부분

Claims

제일석염으로서 반응하는, 술파민산 제일석(tin(Ⅱ) sulfamate); 시트르산(citric acid), 글루콘산, 파이로포스포릭산(pyrophosphoric acid), 헵톤산(heptoic acid), 말론산(malonic acid), 사과산(malic acid), 이러한 산들의 염들 및 글루코닉 락톤(gluconic lactone)으로 구성하는 그룹(group)으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 착화제; 약 10 또는 그 이상의 HLB 값을 갖는 계면 활성제를 적어도 하나 포함하는 광택제; 및 술파민산(sulfamic acid) 또는 술파민산염(sulfamate)에서 선택된 전도제;를 포함하는 도금 바스(bath) 내에서 칩형 전자 부품들을 전기 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 칩형 전자 부품의 전극의 형성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 도금 바스는 히드로퀴논(hydroquinone), 아스코르브산, 피로카테콜(pyrocatechol) 및 레조르시놀(resorcinol)로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 산화방지제를 함유하는 것을 특징으로 하는 세라믹 칩형 전자 부품의 전극의 형성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 술파민산 제일석의 농도가 약 0.05 내지 1.0mol/L의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 칩형 전자 부품들의 전극의 형성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 착화제의 농도가 약 0.05 내지 10mol/L의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 칩형 전자 부품의 전극의 형성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 광택제의 농도가 약 0.01 내지 100g/L의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 칩형 전자 부품의 전극의 형성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 산화방지제의 농도가 약 0.01 내지 100g/L의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 칩형 전자 부품의 전극의 형성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 계면 활성제는 그것의 분자 구조 내에 적어도 하나의 벤젠고리(benzene ring)를 갖는 비이온(nonionic) 계면 활성제인 것을 특징으로 하는 세라믹 칩형 전자 부품의 전극의 형성 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 비이온 계면 활성제는 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르, α-나프톨 에톡실레이트(α-naphthol ethoxylate) 및 β-나프톨 에톡실레이트(β-naphthol ethoxylate)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 칩형 전자 부품의 전극의 형성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 도금 바스의 pH는 약 3 내지 8의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 칩형 전자 부품의 전극의 형성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 전기 도금은 수평-회전 배럴(barrel), 경사-회전 배럴, 진동 배럴 및 요동 배럴로 구성된 그룹으로부터 선택된 배럴 도금에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 세라믹 칩형 전자 부품의 전극의 형성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 칩형 전자 부품들의 크기는 약 5.7mm ×5.0mm ×4.0mm 또는 그 이하인 것을 특징으로 하는 세라믹 칩형 전자 부품의 전극의 형성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 술파민산 제일석의 농도가 약 0.1 내지 0.7mol/L의 범위 내에 있고; 상기 착화제의 농도가 약 0.1 내지 4.5mol/L의 범위 내에 있으며; 상기 광택제의 농도가 약 0.1 내지 10g/L의 범위 내에 있고; 상기 산화방지제의 농도가 약 0.1 내지 10g/L의 범위 내에 있으며; 그리고 pH는 약 3.5 내지 7의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 칩형 전자 부품의 전극의 형성.