(57)【要約】【課題】焼付け電極上にめっき電極を形成する際にめっき液がセラミック素体内に侵入することを防止することができるセラミック電子部品の製造方法と、プリント基板などへの実装時に接着剤による固定を確実に行うことができ、かつ半田付けする際にトラブルのないセラミック電子部品を得る。【解決手段】吸着基と撥水基とを含む表面処理剤を含む処理溶液４２の中に、セラミック素体１２に焼付け電極２０を形成したワークを浸漬して表面処理を行い、その後、焼付け電極２０上にめっき電極を形成する。処理溶液の濃度は、処理溶液に含まれる表面処理剤の分子が厚み方向に１個存在する層でワーク全体を被覆することができる最小被覆面積と、処理されるワークの表面積との比率を示す処理面積比率が１０〜１００倍の範囲となるように調整する。【選択図】　　　図３
2004111496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック素体を準備する工程、
前記セラミック素体の端面に焼付け電極を形成する工程、
前記セラミック素体の端面に前記焼付け電極が形成されたワークの表面を、吸着基と撥水基とを有する表面処理剤を含む処理溶液で処理する工程、および
電気めっき法によって前記焼付け電極の表面にめっき電極を形成する工程を含み、
前記処理溶液の濃度は、前記処理溶液に含まれる表面処理剤の分子が厚み方向に１個存在する層でワーク全体を被覆することができる最小被覆面積と、処理される前記ワークの表面積との比率を示す処理面積比率が１０〜１００倍の範囲となるように調整されていることを特徴とする、セラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
セラミック素体を準備する工程、
前記セラミック素体の端面に焼付け電極を形成する工程、
前記セラミック素体の端面に前記焼付け電極が形成されたワークの表面を、吸着基と撥水基とを有する表面処理剤を含む処理溶液で処理する工程、および
電気めっき法によって前記焼付け電極の表面にめっき電極を形成する工程を含み、
前記ワークを被覆する前記表面処理剤の原子濃度比率が、前記ワークの表面積に対して４〜２０％の範囲であることを特徴とする、セラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記表面処理剤において、吸着性を有する吸着基は、水酸基、アミノ基、メルカプト基の中から選ばれる少なくとも１種類であり、疎水性を有する撥水基は、アルキル基、ビニル基、フェニル基、パーフルオロ基の中から選ばれる少なくとも１種類であることを特徴とする、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製造方法。
【請求項４】
前記表面処理剤は、Ｒａ−（ＣＨ２　）−Ｓｉ−（Ｏ−Ｒｂ）３　で表され、Ｒａが疎水性を有する撥水基であり、Ｒｂに相当する官能基の少なくとも１つを加水分解することにより水酸基に置換して吸着基としたものであって、水酸基に置換した基が、加水分解前の基に対して２〜８０％含有されることを特徴とする、請求項３に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の製造方法によって製造された、セラミック電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、セラミック電子部品およびその製造方法に関し、特に、たとえば積層セラミックコンデンサなどのセラミック素体の端面に外部電極が形成されたセラミック電子部品と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサを示す図解図である。積層セラミックコンデンサ１０は、セラミック素体１２を含む。セラミック素体１２は、複数の誘電体セラミック層１４と内部電極層１６とが交互に積層された構造を有する。隣接する内部電極層１６は、交互にセラミック素体１２の対向する端面に引き出される。
【０００３】
内部電極層１６が引き出されたセラミック素体１２の端面には、外部電極１８が形成される。外部電極１８は、セラミック素体１２の端面に形成される焼付け電極２０を含む。焼付け電極２０は、たとえばＡｇやＣｕなどの金属粉末と、ガラスフリットと、バインダなどを含む導電ペーストをセラミック素体１２の端面に塗布し、焼き付けることによって形成される。
【０００４】
焼付け電極２０の表面には、第１のめっき電極２２および第２のめっき電極２４が順次形成される。第１のめっき電極２２としては、積層セラミックコンデンサ１０をプリント基板などに実装する際における半田食われを防ぐために、たとえばＮｉなどが用いられる。また、第２のめっき電極２４としては、実装時における半田付け性を良好にするために、たとえばＳｎや半田などが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような積層セラミックコンデンサ１０は、半田付けなどによって、プリント基板３０に実装される。このとき、図２に示すように、積層セラミックコンデンサ１０をプリント基板３０上に固定するために、セラミック素体１２とプリント基板３０とが樹脂接着剤３２で固定される。そして、フロー半田付けなどによって、積層セラミックコンデンサ１０がプリント基板上に実装される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３３２３７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような積層セラミックコンデンサ１０において、めっき電極２２，２４を形成する際に、焼付け電極２０を通してめっき液がセラミック素体１２に侵入する場合がある。めっき液がセラミック素体１２内に侵入すると、絶縁抵抗の劣化などの影響がある。そのため、めっき電極２２，２４を形成する際に、めっき液がセラミック素体１２に侵入しないように、焼付け電極２０を形成したセラミック素体１２の表面に撥水皮膜を形成することが考えられる。
【０００８】
前述の特許文献１には、セラミック素体に外部電極を形成したセラミック電子部品の表面に、有機珪素化合物を脱水縮重合して保護膜を形成することが記載されている。この公報に記載された方法は、めっき電極を形成する際のめっき液の侵入を防ぐものではなく、外部電極に雰囲気中の水分が吸着しないようにするものであるが、めっき電極を形成する際のめっき液の侵入防止に応用することができる。
【０００９】
しかしながら、このような方法では、めっき液の侵入を防止することはできるが、セラミック素体１２の外面にも撥水皮膜が形成されるため、積層セラミックコンデンサ１０の実装時に、樹脂接着剤によるプリント基板への固定が困難となる。つまり、撥水皮膜のために、樹脂接着剤によってセラミック素体１２が接着されにくくなる。そのため、半田付け時に、積層セラミックコンデンサ１０が落下する可能性がある。
【００１０】
また、焼付け電極２０内のポアに樹脂等を含侵させることにより、めっき液がセラミック素体１２に侵入しないようにすることも考えられる。しかしながら、このような積層セラミックコンデンサ１０を実装する場合、半田付け加熱によりポア内の樹脂の分解蒸発により、実装半田が飛散する場合がある。
【００１１】
それゆえに、この発明の主たる目的は、焼付け電極上にめっき電極を形成する際にめっき液がセラミック素体内に侵入することを防止することができるセラミック電子部品の製造方法と、プリント基板などへの実装時に接着剤による固定を確実に行うことができ、かつ半田付けする際にトラブルのないセラミック電子部品を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、セラミック素体を準備する工程と、セラミック素体の端面に焼付け電極を形成する工程と、セラミック素体の端面に焼付け電極が形成されたワークの表面を、吸着基と撥水基とを有する表面処理剤を含む処理溶液で処理する工程と、電気めっき法によって焼付け電極の表面にめっき電極を形成する工程とを含み、処理溶液の濃度は、処理溶液に含まれる表面処理剤の分子が厚み方向に１個存在する層でワーク全体を被覆することができる最小被覆面積と、処理されるワークの表面積との比率を示す処理面積比率が１０〜１００倍の範囲となるように調整されていることを特徴とする、セラミック電子部品の製造方法である。
また、この発明は、セラミック電子部品の製造方法において、ワークを被覆する表面処理剤の原子濃度比率は、ワークの表面積に対して４〜２０％の範囲であることを特徴とする、セラミック電子部品の製造方法である。
また、表面処理剤において、吸着性を有する吸着基は、水酸基、アミノ基、メルカプト基の中から選ばれる少なくとも１種類であり、疎水性を有する撥水基は、アルキル基、ビニル基、フェニル基、パーフルオロ基の中から選ばれる少なくとも１種類とすることができる。
さらに、表面処理剤としては、Ｒａ−（ＣＨ２　）−Ｓｉ−（Ｏ−Ｒｂ）３　で表され、Ｒａが疎水性を有する撥水基であり、Ｒｂに相当する官能基の少なくとも１つを加水分解することにより水酸基に置換して吸着基としたものであって、水酸基に置換した基が、加水分解前の基に対して２〜８０％含有されたものを用いることができる。
また、この発明は、上述のいずれかに記載の製造方法によって製造された、セラミック電子部品である。
【００１３】
処理溶液によってワークに表面処理を施すことにより、撥水性を有する表面処理剤がワークに被着し、めっき電極を形成する際に、めっき液がセラミック素体内に侵入することが防止される。このとき、処理面積比率が１０〜１００倍となるような濃度の処理溶液を用いてはいるが、表面処理剤は、ワーク全体には被着されず、ワークの表面に網目状に被着しているものと考えられる。このような構造の被着状態となることにより、焼付け電極においては、めっき液の表面張力に抵抗する皮膜となり、かつセラミック素体の外面においては、樹脂接着剤に対して十分な濡れ性を得ることができる。
また、セラミック電子部品の製造方法において、ワークを被覆する表面処理剤の原子濃度比率が、ワークの表面積に対して４〜２０％の範囲にあるときにも、上述のような効果を得ることができる。
このような表面処理剤において、上述のような吸着基と撥水基とを有するものを用いることができ、Ｒａ−（ＣＨ２　）−Ｓｉ−（Ｏ−Ｒｂ）３　で表されるものを用いることができる。
このような方法で製造されたセラミック電子部品は、焼付け電極からのめっき液の侵入を防ぐことができるため、特性の劣化がなく、かつ実装時には樹脂接着剤によってプリント基板上に固定することができる。
【００１４】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に示す積層セラミックコンデンサ１０を製造するために、図３に示すように、セラミック素体１２に焼付け電極２０を形成した複数のワークが、容器４０内の表面処理剤を含む処理溶液４２に浸漬される。ここで用いられる表面処理剤としては、水酸基、アミノ基、メルカプト基の中から選ばれる少なくとも１種類を含む吸着基と、アルキル基、ビニル基、フェニル基、パーフルオロ基の中から選ばれる少なくとも１種類を含む撥水基を有するものが用いられる。このような表面処理剤の一例として、Ｒａ−（ＣＨ２　）−Ｓｉ−（Ｏ−Ｒｂ）３　で表されるものを用いることができる。ここで、Ｒａは疎水性を有する撥水基であり、Ｒｂに相当する官能基の一部が水酸基に置換されて吸着基となっている。ここで用いられる表面処理剤においては、Ｒｂに相当する官能基のうちの水酸基に置換した基が、加水分解前の基に対して２〜８０％含有されている。
【００１６】
この処理溶液４２の濃度は、ワークに対する処理面積比率が１０〜１００倍となるように調整される。ここで、処理面積比率とは、処理されるワークの表面積に対する最小被覆面積の比率のことをいう。また、最小被覆面積とは、図４に示すように、処理溶液４２に含まれる表面処理剤の分子が厚み方向に１個存在する層で面上に分布したときに、これらの分子が被覆することができる最小面積をいう。
【００１７】
したがって、処理溶液４２の濃度をＣ（ｇ／Ｌ）、処理溶液４２の液量をＭ（Ｌ）、表面処理剤１（ｇ）あたりの最小被覆面積をｓ（ｍ２　／ｇ）とすると、容器４０内の処理溶液４２の最小被覆面積Ｓ（ｍ２　）は、Ｓ＝ＣＭｓで表される。そして、処理溶液４２に浸漬されるワークの全表面積をＸ（ｍ２　）とすると、容器４０内の処理溶液４２の処理面積比率Ｒは、Ｒ＝Ｓ／Ｘ＝ＣＭｓ／Ｘで表される。
【００１８】
このように、処理面積比率Ｒが１０〜１００倍となるように、処理溶液４２の濃度、液量、ワークの投入個数が調整され、ワークの表面に表面処理剤が被着される。このような条件を満たすことにより、ワークの表面に、網目状に表面処理剤が被着されるものと考えられる。また、ワークの表面積に対して、表面処理剤の原子濃度比率が４〜２０％の範囲となるように、表面処理剤が被着される。この時、表面処理剤が網目状に被着されることにより、ワークをめっき液中に投入したとき、めっき液の表面張力に抵抗する皮膜となる。そのため、焼付け電極２０を介してめっき液がセラミック素体１２内に侵入することが防止される。したがって、セラミック素体１２へのめっき液の侵入を抑えながら、第１のめっき電極２２および第２のめっき電極２４を形成することができる。
【００１９】
このようにして製造された積層セラミックコンデンサ１０をプリント基板などに実装する場合、セラミック素体１２の外面に樹脂接着剤が付与され、プリント基板に固定される。そして、フロー半田付けなどの方法により、積層セラミックコンデンサ１０がプリント基板上に実装される。このとき、セラミック素体１２の外面には、表面処理剤が網目状に形成されているが、上述のような原子濃度比率で表面処理剤が付着した積層セラミックコンデンサ１０では、樹脂接着剤に対しては十分な濡れ性を得ることができる。そのため、積層セラミックコンデンサ１０が外れることなく、プリント基板上に固定することができる。
【００２０】
また、この方法で製造した積層セラミックコンデンサ１０では、ワークの表面に表面処理剤が網目状に被着されるものであって、焼付け電極のポア内に含浸されるものではないため、半田付け時に表面処理剤の沸騰による実装半田の飛散が発生しない。そのため、積層セラミックコンデンサ１０の実装を容易に行うことができる。
【００２１】
なお、処理溶液４２が高濃度となり、処理面積比率が１００倍を超えると、表面処理剤が過剰にワークに付着し、樹脂接着剤による積層セラミックコンデンサ１０のプリント基板への固定時に、樹脂接着剤が剥離してしまう。また、処理溶液４２が低濃度となり、処理面積比率が１０倍未満になると、撥水性能を得ることができず、焼付け電極２０からめっき液が侵入して、絶縁抵抗の劣化が発生する。
【００２２】
このように、処理面積比率が１０〜１００倍となるようにして、ワークに表面処理を施すことにより、焼付け電極からのめっき液の侵入を抑えながらめっき電極を形成することができ、かつ実装時の樹脂接着剤によるプリント基板への固定もできる積層セラミックコンデンサ１０を得ることができる。なお、この発明は、積層セラミックコンデンサ以外にも、インダクタやＬＣ複合部品など、セラミック素体の端面に外部電極を形成するセラミック電子部品に適用することができる。
【００２３】
【実施例】
表面処理を行うワークとして、サイズが３．２×１．６×１．６（ｍｍ）で、Ｘ７Ｒ特性、１０（μＦ）のワークを準備した。このワークは、誘電体セラミック層と内部電極層とを積層したセラミック素体の端面に焼付け電極を形成したものである。また、処理溶液として、Ｒａ−（ＣＨ２　）−Ｓｉ−（Ｏ−Ｒｂ）３　で表され、Ｒａとしてパーフルオロ基を有し、Ｒｂとしてアルキル基（ただし、一部を加水分解しＯＨ基に置換したもの）を有する表面処理剤を含む溶液を準備した。準備した処理溶液の濃度は、表１の試料番号１〜６に示すものである。この処理溶液にワークを３０秒間浸漬し、そののち、１２０℃で３０分間熱処理を行って、ワークに表面処理剤を被着させた。
【００２４】
ワークに表面処理を施したのち、電気めっきにより、焼付け電極上にＮｉ電極およびＳｎ電極を形成した。このようにして得られた積層セラミックコンデンサについて、処理面積比率、原子濃度比率、絶縁抵抗劣化、固着強度、破壊モード、ＴＤＳを表１に示した。ここで、ワークに付着した表面処理剤の原子濃度比率は、Ｘ線光電子分光法によって測定した。また、絶縁抵抗の劣化は、それぞれの試料番号について、１００個のサンプルを準備し、温度７５℃、湿度９５％ＲＨの条件で、定格電圧の４倍の電圧を１０００時間印加したのちの絶縁抵抗を測定し、抵抗劣化の割合を調べた。また、固着強度は、フロー半田付けを行うための樹脂接着剤でセラミック素体を固定した後のせん断試験により、どのくらいの力でせん断が発生するかを示した。また、破壊モードは、せん断試験において、どの部分が破壊したかを示した。また、ＴＤＳは、積層セラミックコンデンサを実装するときの半田の飛散があるかどうかを調べるものであり、めっき後、減圧下における試料の昇温脱離分析（水分の沸騰の有無確認）を行った。
【００２５】
【表１】
2004111496.tif 000003
【００２６】
表１の試料番号３〜５からわかるように、処理面積比率が１０〜１００倍の範囲では、原子濃度比率が４〜２０％の範囲となり、絶縁抵抗の劣化がなく、樹脂接着剤による固着強度も十分であった。また、樹脂とワークとの間で強固に固着しており、破壊モードも樹脂部分で破壊が発生した。さらに、ＴＤＳについても、問題はなかった。
【００２７】
それに対して、試料番号１および２からわかるように、処理面積比率が１００倍を超えると、原子濃度比率が高くなって、樹脂接着剤とワークとの固着強度が弱くなり、破壊モードについても、樹脂とワークとの界面において剥離が発生した。また、試料番号６からわかるように、処理面積比率が１０倍未満になると、原子濃度比率が低くなって、撥水性を得ることができず、焼付け電極を介してめっき液がセラミック素体に侵入し、絶縁抵抗の劣化が発生した。
【００２８】
【発明の効果】この発明によれば、焼付け電極上にめっき電極を形成する際にめっき液がセラミック素体内に侵入することを防止することができるセラミック電子部品の製造方法を得ることができる。さらに、実装時に接着剤による固定を確実に行うことができ、かつプリント基板などに半田付けする際に実装半田の飛散のないセラミック電子部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサの内部構造を示す図解図である。
【図２】積層セラミックコンデンサを樹脂接着剤でプリント基板に接着したときの様子を示す図解図である。
【図３】ワークに表面処理を行うときの一工程を示す図解図である。
【図４】最小被覆面積を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１０　積層セラミックコンデンサ
１２　セラミック素体
１４　誘電体セラミック層
１６　内部電極層
１８　外部電極
２０　焼付け電極
２２　第１のめっき電極
２４　第２のめっき電極
４２　処理溶液
【図１】
2004111496.tif 000004
【図２】
2004111496.tif 000005
【図３】
2004111496.tif 000006
【図４】
2004111496.tif 000007