(57)【要約】【課題】セラミック電子部品の外部端子電極を形成するため、めっきを施したとき、めっき後に部品本体側に残る水分やめっき残渣は、セラミック電子部品の電気絶縁性や寿命特性といった信頼性を低下させることがある。【解決手段】部品本体２の外表面上にめっき膜からなる外部端子電極８，９を形成した後、部品本体２を、洗浄液を含む超臨界流体中で洗浄する工程を実施する。超臨界流体は、高拡散性であり、浸透性に優れ、さらに高い溶解性を示すため、超臨界流体に含まれる洗浄液は、ナノレベルの微細な空隙や深部にまで、容易に浸透し得る。したがって、めっき後において部品本体側に残ってしまった水分やめっき残渣を確実に除去することができる。好ましくは、超臨界流体として、ＣＯ２超臨界流体が用いられ、洗浄液として、アセトンまたはアルコール類のような有機溶剤が用いられる。【選択図】図１
2012243786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックをもって構成される部品本体を用意する工程と、
前記部品本体の外表面上にめっき膜を形成する工程と、
めっき膜が形成された前記部品本体を、洗浄液を含む超臨界流体中で洗浄する工程と
を備える、セラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記部品本体は、積層された複数のセラミック層と前記セラミック層間の界面に沿って形成された複数の内部電極とを備えるとともに、前記内部電極の各一部が露出している、積層構造を有し、
前記めっき膜は、前記内部電極と電気的に接続されるように前記部品本体の外表面上に形成される外部端子電極の少なくとも一部をなすものであって、前記内部電極に直接接するように形成されている、
請求項１に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記超臨界流体として、ＣＯ２超臨界流体が用いられる、請求項１または２に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記洗浄液として、有機溶剤が用いられる、請求項１ないし３のいずれかに記載のセラミック電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、セラミック電子部品の製造方法に関するもので、特に、セラミックをもって構成される部品本体の外表面上にめっき膜を形成する工程を備える、セラミック電子部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この発明にとって興味ある技術が、たとえば国際公開第２００８／０５９６６６号パンフレット（特許文献１）に記載されている。特許文献１には、積層型電子部品の外部電極を、部品本体としての積層体の端面上に直接めっきを施すことによって形成した場合、外部電極となるめっき膜と内部電極との接合が不十分なため、外部より水分などが積層体内に浸入しやすい、という課題を解決するため、外部電極となるめっき膜を積層体の端面上に直接形成した後、酸素分圧５ｐｐｍ以下および温度６００℃以上の条件下で熱処理を行なうことが記載されている。この熱処理によれば、内部電極とめっき膜との境界部分に相互拡散層が形成され、この相互拡散層においては、金属の体積膨張が起こり、絶縁体層と内部電極および外部電極の各々との界面に存在し得る隙間が埋められる。
【０００３】
上述した熱処理は、めっき後において部品本体側に残ることがある水分、あるいは水素などのめっき残渣を除去することにも効果がある。めっき後の水分やめっき残渣は、セラミック電子部品の電気絶縁性や寿命特性の劣化を招く。特に、積層構造を有する部品本体を備える積層型セラミック電子部品の場合には、内部電極とセラミック層との界面に形成される隙間を通して水分が浸入しやすく、電気絶縁性や寿命特性の劣化を引き起こしやすい。したがって、めっき後において、水分やめっき残渣を除去することは重要となる。
【０００４】
しかし、熱処理に、内部電極とめっき膜との境界部分に相互拡散層を形成するといった本来の役割を担わせながら、さらに、めっき後における水分やめっき残渣の除去といった副次的な役割をも果たさせようとすると、熱処理条件の制御がそれほど簡単ではなくなる。そのため、熱処理の結果、たとえば、めっき膜の成分が内部電極へ過度に拡散し、めっき膜中にボイドができやすくなる、といった不具合がもたらされることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８／０５９６６６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、上記のような問題点を解決し得る、すなわち、熱処理に頼ることなく、めっき後の水分やめっき残渣を確実に除去することができる、セラミック電子部品の製造方法を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、セラミックをもって構成される部品本体を用意する工程と、部品本体の外表面上にめっき膜を形成する工程とを備える、セラミック電子部品の製造方法に向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、めっき膜が形成された部品本体を、洗浄液を含む超臨界流体中で洗浄する工程が実施されることを特徴としている。
【０００８】
この発明は、部品本体が、積層された複数のセラミック層とセラミック層間の界面に沿って形成された複数の内部電極とを備えるとともに、内部電極の各一部が露出している、積層構造を有し、めっき膜が、内部電極と電気的に接続されるように部品本体の外表面上に形成される外部端子電極の少なくとも一部をなすものであって、内部電極に直接接するように形成されているとき、特に有利に適用される。
【０００９】
好ましくは、超臨界流体として、ＣＯ２超臨界流体が用いられる。
【００１０】
また、好ましくは、洗浄液として、アセトンまたはアルコール類のような有機溶剤が用いられる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明において用いられる超臨界流体は、高拡散性であり、浸透性に優れ、さらに高い溶解性を示す。そのため、超臨界流体に含まれる洗浄液は、ナノレベルの微細な空隙や深部にまで、容易に浸透し得る。したがって、めっき後において部品本体側に残ってしまった水分やめっき残渣を確実に除去することができる。その結果、電気絶縁性や寿命特性といったセラミック電子部品の信頼性を向上させることができる。
【００１２】
特に、超臨界流体の浸透性の高さは、部品本体が、積層された複数のセラミック層とセラミック層間の界面に沿って形成された複数の内部電極とを備えるとともに、内部電極の各一部が露出している、積層構造を有し、めっき膜が、内部電極と電気的に接続されるように部品本体の外表面上に形成される外部端子電極の少なくとも一部をなすものであって、内部電極に直接接するように形成されているとき、より効果を発揮し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の一実施形態による製造方法によって製造された積層型のセラミック電子部品１を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照して、セラミック電子部品１は、積層構造を有する部品本体２を備えている。部品本体２は、その内部に複数の内部電極３および４を形成している。より詳細には、部品本体２は、積層された複数のセラミック層５と、セラミック層５間の界面に沿って形成された複数の層状の内部電極３および４とを備えている。
【００１５】
セラミック電子部品１が積層セラミックコンデンサを構成するとき、セラミック層５は、誘電体セラミックから構成される。なお、セラミック電子部品１は、その他、インダクタ、サーミスタ、圧電部品などを構成するものであってもよい。したがって、セラミック電子部品１の機能に応じて、セラミック層５は、誘電体セラミックの他、磁性体セラミック、半導体セラミック、圧電体セラミックなどから構成されてもよい。
【００１６】
部品本体２の一方および他方端面６および７には、それぞれ、複数の内部電極３および複数の内部電極４の各端部が露出していて、これら内部電極３の各端部および内部電極４の各端部を、それぞれ、互いに電気的に接続するように、外部端子電極８および９が形成されている。
【００１７】
なお、図示したセラミック電子部品１は、２個の外部端子電極８および９を備える２端子型のものであるが、この発明は多端子型のセラミック電子部品にも適用することができる。
【００１８】
外部端子電極８および９の各々は、図示した実施形態では、たとえば、部品本体２における内部電極３および４の露出面、すなわち端面６および７上に形成される第１のめっき膜１０と、その上に形成される第２のめっき膜１１と、その上に形成される第３のめっき膜１２とを備えている。これら第１ないし第３のめっき膜１０〜１２の各々は、以下のような機能を有している。
【００１９】
第１のめっき膜１０は、複数の内部電極３または複数の内部電極４を互いに電気的に接続するためのものであり、たとえば銅のような良導電性金属を主成分とすることが好ましい。他方、第２および第３のめっき膜１１および１２は、セラミック電子部品１の実装性を向上させ、または付与するためのものである。より特定的には、第２のめっき膜１１は、外部端子電極８および９にはんだバリア性を付与するためのもので、たとえばニッケルを主成分としている。第３のめっき膜１２は、外部端子電極８および９にはんだぬれ性を付与するためのもので、たとえば錫または金を主成分としている。
【００２０】
なお、外部端子電極８および９の各々が、上記のように、第１ないし第３のめっき膜１０〜１２の３層から構成される場合以外に、４層以上から構成されても、単に１層ないし２層から構成されてもよい。
【００２１】
次に、セラミック電子部品１の製造方法、特に、外部端子電極８および９の形成方法について説明する。
【００２２】
まず、周知の方法により、部品本体２が作製される。次に、外部端子電極８および９が、内部電極３および４と電気的に接続されるように、部品本体２の端面６および７上に形成される。ここで、外部端子電極８および９の形成工程では、第１のめっき膜１０の形成工程、第２のめっき膜１１の形成工程および第３のめっき膜１２の形成工程が順次実施される。
【００２３】
上述した第１ないし第３のめっき膜１０〜１２の形成工程では、無電解めっき法または電解めっき法のようなめっき法が適用される。
【００２４】
第１のめっき膜１０の形成工程について、より詳細に説明すると、まず、めっき前の部品本体２においては、一方の端面６に露出している複数の内部電極３相互、ならびに他方の端面７に露出している複数の内部電極４相互が、電気的に絶縁された状態になっている。第１のめっき膜１０を形成するため、まず、内部電極３および４の各々の露出部分に対し、めっき液中の金属イオンを析出させる。そして、このめっき析出物をさらに成長させ、隣り合う内部電極３の各露出部および隣り合う内部電極４の各露出部のそれぞれにおけるめっき析出物を物理的に接続した状態とする。このようにして、均質で緻密な第１のめっき膜１０が内部電極３および４に直接接するように形成される。
【００２５】
上述した第１のめっき膜１０を、銅を主成分とするめっき膜から構成すると、銅のつきまわり性が良好であるので、めっき処理の能率化を図れ、かつ外部端子電極８および９の固着力を高めることができる。
【００２６】
なお、図１に示したように、第１のめっき膜１０は、部品本体２の１対の端面６および７上に形成されるとともに、その端縁が部品本体２の端面６および７に隣接する１対の主面１３および１４上ならびに１対の側面上に位置するように形成されている。このような第１のめっき膜１０が能率的に形成されることを可能にするため、部品本体２の主面１３および１４の各端部に、電気的特性の発現に実質的に寄与しないダミー電極１５を露出するように形成し、ダミー電極１５上に第１のめっき膜１０の形成のための金属イオンが析出するようにして、めっき成長を促進するようにしてもよい。
【００２７】
また、上述しためっき工程の前に、端面６および７での内部電極３および４ならびにダミー導体の露出を十分なものとするため、部品本体２の端面６および７に研磨処理を施しておくことも好ましい。
【００２８】
第１ないし第３のめっき膜１０〜１２からなる外部端子電極８および９の形成のためのめっき工程を終えた後、部品本体２に対して、洗浄液を含む超臨界流体を用いた洗浄工程が実施される。ここで、洗浄液としては、アセトンまたはアルコール類のような有機溶剤が用いられ、超臨界流体としては、ＣＯ２超臨界流体が用いられることが好ましい。
【００２９】
洗浄液を含む超臨界流体による洗浄工程では、たとえば、圧力容器中に、洗浄液と部品本体２とを封入し、超臨界流体となるべき液体をポンプで加圧しながら圧力容器内に導入し、昇温、昇圧することにより、洗浄液を超臨界流体中に溶解する。次いで、この状態を所定時間保持することにより、部品本体２が有する微細な空隙に洗浄液を超臨界流体とともに浸透させる。そして、圧力容器から部品本体２を取り出し、乾燥する。
【００３０】
上述の洗浄工程において用いられた超臨界流体は、高拡散性であり、浸透性に優れ、さらに高い溶解性を示す。そのため、超臨界流体に溶解した洗浄液は、ナノレベルの微細な空隙や深部にまで、容易に浸透し得る。したがって、部品本体２側に存在するナノレベルの微細な空隙や深部にまで、洗浄液を十分に浸透させることが可能となる。その結果、部品本体２に残っためっき後の水分やめっき残渣を確実に除去することができ、電気絶縁性や寿命特性といったセラミック電子部品１の信頼性を向上させることができる。
【００３１】
以上説明した実施形態では、外部端子電極８および９が、すべて、めっき膜１０〜１２から構成されたが、部品本体２上に直接形成される第１のめっき膜１０のみがめっきにより形成され、第２および第３のめっき膜１１および１２に相当する層が、めっき以外の方法によって形成される場合も、この発明の範囲内の実施形態となる。
【００３２】
また、図示した実施形態では、積層型のセラミック電子部品１の部品本体２の内部にある内部電極３および４に電気的に接続される外部端子電極８および９を形成するため、めっき膜を形成する工程が実施されたが、この発明は、単に、積層構造または単層構造の部品本体としてのセラミック素体の外表面上にめっき膜を形成する工程を備える、セラミック電子部品の製造方法に対しても適用されることができる。
【００３３】
次に、この発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。
【００３４】
［実験例］
（１）部品本体準備
積層セラミックコンデンサ用部品本体を準備した。この部品本体は、長さ０．９４ｍｍ、幅０．４７ｍｍおよび高さ０．４７ｍｍであって、セラミック層がチタン酸バリウム系誘電体セラミックからなり、内部電極がニッケルを主成分とし、隣り合う内部電極間のセラミック層の各厚みが１．５μｍであり、内部電極の積層数が２２０であった。
【００３５】
（２）Ｃｕめっき
次に、上記部品本体に対して、Ｃｕめっきを実施した。
【００３６】
より詳細には、上記部品本体を、水平回転バレル中に投入し、それに加えて、直径１．８ｍｍの導電性メディアを投入した。そして、回転バレルを、ｐＨを８.５に調整した浴温２５℃のＣｕめっき用ストライク浴に浸漬させ、回転数１０ｒｐｍにて回転させながら、電流密度０.１１Ａ／ｄｍ２にて６０分間通電して、内部電極の露出する部品本体の端面に、直接、Ｃｕめっき膜を形成した。なお、上記Ｃｕめっき用ストライク浴は、１４ｇ／Ｌのピロリン酸銅、１２０ｇ／Ｌのピロリン酸、および１０ｇ／Ｌの蓚酸カリウムを含むものであった。
【００３７】
次いで、上記Ｃｕめっき膜を形成した部品本体の入った回転バレルを、ｐＨを８.８に調整した浴温５５℃のＣｕめっき用ピロリン酸浴（上村工業社製「ピロブライトプロセス」）に浸漬させ、回転数１０ｒｐｍにて回転させながら、電流密度０.３０Ａ／ｄｍ２にて６０分間通電した。
【００３８】
このようにして、上記Ｃｕめっき膜の上に、さらにＣｕめっき膜を形成し、Ｃｕめっき膜の厚みは合計約１０μｍとなった。
【００３９】
（３）Ｎｉめっき
次に、上記Ｃｕめっき膜上に、Ｎｉめっき膜を形成した。
【００４０】
より詳細には、上記部品本体を、水平回転バレル中に投入し、それに加えて、直径１．８ｍｍの導電性メディアを投入した。そして、回転バレルを、ｐＨを４.２に調整した浴温６０℃のＮｉめっき用ワット浴に浸漬させ、回転数１０ｒｐｍにて回転させながら、電流密度０.２０Ａ／ｄｍ２にて６０分間通電した。このようにして、Ｃｕめっき膜上に、厚み約４μｍのＮｉめっき膜を形成した。
【００４１】
（４）Ｓｎめっき
次に、上記Ｎｉめっき膜上に、Ｓｎめっき膜を形成した。
【００４２】
より詳細には、上記Ｎｉめっき膜を形成した部品本体の入った回転バレルを、ｐＨを５．０に調整した浴温３３℃のＳｎめっき浴（ディップソール社製「Ｓｎ−２３５」）に浸漬させ、回転数１０ｒｐｍにて回転させながら、電流密度０.１０Ａ／ｄｍ２にて６０分間通電した。このようにして、Ｎｉめっき膜上に、厚み約４μｍのＳｎめっき膜を形成し、試料としての積層セラミックコンデンサを完成させた。
【００４３】
（５）超臨界ＣＯ２洗浄処理
上記のように、Ｃｕめっき膜、Ｎｉめっき膜およびＳｎめっき膜からなる外部端子電極が形成された積層セラミックコンデンサを、洗浄液としての有機溶剤とともに、内容積が５０mlの超臨界処理用圧力容器に封入し、超臨界流体中の有機溶剤濃度が５体積％となるように、液体ＣＯ２をポンプで加圧しながら圧力容器内に導入し、温度６０℃、圧力１５ＭＰａとなるまで昇温、昇圧することにより、超臨界ＣＯ２中に有機溶剤を溶解した。
【００４４】
ここで、有機溶剤として、実施例１ではアセトンを用い、実施例２ではメタノールを用い、実施例３ではエタノールを用いた。また、比較例として、有機溶剤を用いない処理も実施した。
【００４５】
上記の状態を３時間保持することにより、積層セラミックコンデンサを、上記超臨界流体中で洗浄した。その後、圧力容器から積層セラミックコンデンサを取り出した。
【００４６】
（６）評価
各試料に係る積層セラミックコンデンサに対して、温度１５０℃および相対湿度９５％の環境下で、電圧６．３Ｖを１４４時間印加する試験を実施した。
【００４７】
この試験後において、積層セラミックコンデンサの抵抗が１ＭΩとなったものを不良と判定し、試料数７２個中での不良率を算出した。
【００４８】
その結果、不良率は、実施例１では０％（０／７２）、実施例２では０％（０／７２）、実施例３では０％（０／７２）、比較例では１００％（７２／７２）となった。
【００４９】
以上の評価結果から、洗浄液を含む超臨界流体中で洗浄する工程を実施することによって、めっき形成時に部品本体内部、めっき膜中、またはめっき膜と部品本体との界面に浸入する水分および水素などのめっき残渣を除去することができ、よって、信頼性が向上したと考えられる。
【符号の説明】
【００５０】
１  セラミック電子部品
２  部品本体
３，４  内部電極
５  セラミック層
６，７  端面
８，９  外部端子電極
１０  第１のめっき膜
１１  第２のめっき膜
１２  第３のめっき膜
【図１】
2012243786.tif 000003