JP3678195B2 - 電子部品の製造方法、及び電子部品 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品の製造方法、及び電子部品に関し、特に、積層コンデンサやノイズフィルタ等のチップ型電子部品の製造方法、及び該製造方法を使用して製造された電子部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子部品の分野では、近年、ボンディング性やはんだ付け性、導電性樹脂接合性、耐熱性、耐蝕性等の諸機能を向上させて信頼性に優れた高機能の電子部品を得るべく、電極表面にニッケルめっき及び金めっきを施すことが盛んに行なわれている。
【0003】
ところで、めっき方法を被覆方法から分類した場合、周知のように、金属イオンを含有しためっき液に電気を流して電気分解を行ない金属を被めっき物上に析出させる電解めっきと、無電解めっきとに大別される。また、無電解めっきには、めっき液に還元剤を添加し該還元剤の酸化反応によって生ずる電子を金属の析出反応を利用する自己触媒型と、溶液中の金属イオンと素地金属間で生じる置換反応を利用した置換型とがある。
【0004】
そして、自己触媒型の無電解めっきでは、還元剤の酸化反応に対し電極表面を触媒活性な表面にする必要があり、このため従来より、Pd(パラジウム)を含有した触媒液に被めっき物を浸漬して電極に表面処理を施し、電極表面を触媒活性化することが行われている。
【0005】
しかしながら、上述したようにPdを含有した触媒液に被めっき部材を浸漬した場合、電極以外の部分にもPdが付着して触媒活性化され、このため該Pdを核としたNiめっき等が進行し、その結果、電極以外の部分にもNi等が析出する虞がある。しかも、Pd触媒を付与するための前処理として脱脂工程やエッチング工程が必要になる等製造工程が煩雑であり、このため従来より、この種のめっき処理は主として電解めっきにより行われていた。
【0006】
その一方で、近年になって、還元剤としてホウ素系化合物を使用した場合は、Pdによる触媒処理を行わなくとも電極上に直接無電解めっきを施すことのできることが判明し、かかる知見に基づき無電解めっきによりCu電極の表面にNi−B層、Ni−P層、及びAu層を順次積層した技術が提案されている(特開平10−135607号公報)。
【0007】
この従来技術では、被めっき物にPd触媒を付与することなく無電解めっきを施すことができ、これによりNi−B層、Ni−P層、及びAu層を順次積層しているので、電極以外の部分にめっき皮膜が形成されることなく、電極表面上にのみNi系皮膜及びAu皮膜を形成することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記めっき方法の内、電解めっきには以下のような問題点があった。すなわち、
(1)多数の端子を具備した多端子電子部品では、各端子への給電状態を均一にすることが困難であり、このため各端子間でめっき皮膜の膜厚が均一性を欠き、めっき皮膜の膜厚にバラツキが生じる。この場合、必要最小限の膜厚を確保しなければならないため、最小膜厚を基準にめっき皮膜が形成可能となるようなめっき条件の設定を行う必要があり、このため全体的には膜厚が厚くなり、したがって、特にAuめっきの場合は素材自体が高価であるためコストの高騰化を招き、またNiめっきの場合は皮膜応力によってNiめっき皮膜が電極から剥離する虞がある。
【0009】
(2)また、チップ型電子部品のような小形物品では、従来より所謂バレルめっきでめっき処理することが広く実用化されているが、今日では電子部品の更なる小形化が要請されている。
【0010】
しかしながら、斯かる電子部品の小形化に伴なってバレル内壁等に形成された多数の孔に該電子部品の挟まる虞があり、このため前記孔の開孔径を小さくする必要が生じる一方で、該開孔径を小さくするとめっき液の流れが悪くなる。
【0011】
また、バレルめっきの場合、電極への導電性を確保する観点から、多数の導電性媒体(メディア)をバレル装置内に投入してめっき処理が行なわれる。したがって、電子部品の小形化が進行するに伴ない、導電性媒体も例えば直径0.8mm以下の小径のものを使用せざるを得なくなり、このため1mm程度の比較的大きな直径の導電性媒体が混入した安価な導電性媒体(所謂「スチールショット」)を使用することができなくなる。つまり、経済的観点からは、形状が不揃いだが安価なスチールショットをバレル装置内に投入してめっき処理を行うのが望ましいが、電子部品の小形化に伴ない、バレルの開孔径も小さくせざるを得なくなり、その結果導電性媒体は斯かる開孔径の小さな孔に挟まることがあるため、高価な小径の導電性媒体や形状の揃ったスチールボールを使用せざるを得なくなり、生産コストの急騰化を招来する。
【0012】
(3)また、電解バレルめっきでAu皮膜を形成する場合、電子部品の電極上のみならず、導電性媒体にもAuが被着するため、高価なAuを必要以上に消費し、特にボンディング用にAuめっきを施す場合は厚い膜厚が必要となるため、生産コストが高騰化する。
【0013】
(4)さらに、バリスタ等のセラミックス材料を素体とする低抵抗の電子部品の場合は、電解めっきにより電子がセラミック素体表面にまで流れるため、セラミック素体の表面にもめっき金属が異常析出する。特に、バレルめっきでは電位分布が複雑であるため、斯かるめっき金属のセラミック素体への異常析出を回避するのは困難である。
【0014】
等の問題点があった。
【0015】
一方、特開平10−135607号公報に示された無電解めっき法では、電極表面上にPd触媒を付与することなく、めっき処理を施すことができるので、電極上にのみ所望のめっき皮膜を形成することが可能であるが、Ni−B層の表面に直接置換型Auめっきを施した場合はNi−B層とAu層との間で十分な密着性を保持することができない虞があり、このため、Ni−B層の表面にAuとの密着性に良好なNi−P層を形成する必要がある。したがって電極とAu層との間に二層のめっき皮膜、すなわち、Ni−B層及びNi−P層を形成しなければならず、製造プロセスが複雑であるという問題点があった。しかも、無電解めっきでNi−B皮膜を形成する場合は、通常、還元剤として高価なジメチルアミンボラン((CH3)2NHBH3;以下「DMAB」という)を使用しているため、生産コストの高騰化を招来するという問題点があった。
【0016】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであって、安価にして所望箇所にのみ所望のめっき皮膜を形成することのできる電子部品の製造方法、及び該製造方法を使用して製造される低コストで信頼性に優れた電子部品を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
従来のように、チップ型電子部品のような小形部品を電解めっき法でバレルめっきする場合は、上述したようにバレル内に小径の導電性媒体を投入してめっき処理を行なわなければならず、しかも、導電性媒体の表面にもめっき金属が析出するため、その分だけ金属が余計に必要となって生産コストの高騰化を招来し、さらに多端子電子部品の場合は膜厚分布が大きくなる等の問題点がある。そして、斯かる問題点を解消するのは電解めっきでは技術的に困難と考えられる。
【0018】
そこで、本発明者らは無電解めっきに着目し、所望箇所にのみめっき皮膜を形成する方法を得るべく鋭意研究したところ、還元剤の酸化反応に対し触媒活性でない電極材料であっても、前記酸化反応に対し触媒活性な金属片を被めっき物と混合させ該金属片を被めっき物に接触させることにより、被めっき物の電極が触媒活性化し、電極以外の部分に金属を異常析出させることなく、電極表面にのみ所望の均一膜厚を有するめっき皮膜を形成することができるという知見を得た。
【0019】
本発明は斯かる知見に基づきなされたものであって、本発明に係る電子部品の製造方法は、表面に電極が形成された被めっき物に対し、還元剤を添加しためっき浴を使用して無電解めっきを施し、電子部品を製造する電子部品の製造方法において、前記還元剤の酸化還元電位よりも電気化学的に貴な析出電位を有する金属イオンを含有するめっき浴中で、前記還元剤の酸化反応に対し触媒活性を示す導電性媒体と前記被めっき物とを混合し、前記無電解めっきを施して前記電極上にめっき皮膜を形成することを特徴としている。
【0020】
自己触媒型の無電解めっきは、金属のカソード析出反応と還元剤のアノード酸化反応が並列的に進行し、これにより還元剤の酸化還元電位よりも電気化学的に貴な可逆電位を有する金属を素地金属である電極上に析出させることができるが、斯かる自己触媒型の無電解めっきが定常的に進行するためには、析出金属が還元剤のアノード酸化反応に対して触媒活性を有していることが必要である。
【0021】
しかるに、上記製造方法によれば、還元剤の酸化反応に対し触媒活性を示す導電性媒体を被めっき物と混合させて電極表面を触媒活性化させているので、還元剤の酸化反応で生じた電子が該電極に供給されて電極表面にのみ所望の金属が析出し、めっき皮膜が形成される。
【0022】
また、前記導電性媒体と前記被めっき物とを混合せる方法として、回転バレル方式、揺動バレル方式、傾斜バレル方式、或いは振動バレル方式等、任意の電解バレル方式を使用することができる。
【0023】
すなわち、本発明は、前記被めっき物と前記導電性媒体とを投入した容器を前記めっき浴の満たされためっき浴槽内で回転、揺動、傾斜、又は振動させて前記被めっき物と前記導電性媒体とを混合させることを特徴としている。
【0024】
ところで、従来より行われている電解めっきでは、バレル装置の開孔径を或る程度大きくしないと電流が流れにくくなって電流分布に乱れが生じ、このため径の小さな導電性媒体や、形状が不揃いなスチールショットを使用するのは好ましくないとされているが、無電解めっきでは、バレル装置の開孔径を小さくしても反応上問題は少なく、したがって開孔径を極力小さくすることが可能であり、したがって、導電性媒体の形状の自由度は大きく、様々な形状の導電性媒体を使用することができる。すなわち、平均径を1.0mm程度の径の大きな導電性媒体を使用することにより、導電性媒体がバレルの孔に挟まるのを回避することが可能となり、また小形の電子部品を製造する場合であっても、高価な小径の導電性媒体や形状が揃ったスチールボールを使用する必要がなくなる。
【0025】
したがって、本発明は、前記導電性媒体は、平均径が1.0mm以上であることを特徴としている。ここで、平均径について単に球形の平均径で述べたが、球形以外のときの様々な立体形においては、平均径とは、立体の最大径の平均として取り扱われる。
【0026】
さらに、本発明の電子部品の製造方法は、前記導電性媒体としてNi又はNi合金片を使用すると共に、Ni化合物を主成分としリン酸系化合物を前記還元剤として含有しためっき浴中で、前記被めっき物と前記Ni片とを混合し、前記無電解めっきを施して前記電極上にNiを主成分とする第1のめっき皮膜を形成し、次いで該第1のめっき皮膜が形成された被めっき物をAu化合物を含有しためっき浴中に浸漬し、前記第1のめっき皮膜の表面にAuを析出させ第2のめっき皮膜を形成することを特徴としている。
【0027】
上記製造方法によれば、リン酸系化合物の酸化反応によって生じた電子が、Ni片を介して触媒活性化された電極上に供給され、酸化還元反応により電極上にはNiを主成分とする第1のめっき皮膜が形成される。そして、第1のめっき皮膜が形成された被めっき物をAu化合物を主成分とするめっき浴中に浸漬することにより、電気化学的に卑なNiが溶解して電子を放出し、放出された電子によって電気化学的に貴なAuイオンが還元され、これにより第1のめっき皮膜(Ni−P皮膜)上に第2の皮膜(Au皮膜)が形成される。
【0028】
また、本発明は、上述したように還元剤の酸化反応に対し電極表面を触媒活性化させることによって自己触媒的に持続的な金属の析出させ、これによりめっき皮膜を形成している。
【0029】
したがって、各種還元剤の酸化反応に対し触媒活性な金属を適宜選択することにより、触媒活性を有さない素地金属上にもめっき皮膜を形成することが可能になると考えられる。
【0030】
ところで、還元剤としては、一般に広く使用されているリン酸系化合物、ホウ素系化合物、窒素化合物、及びアルデヒド系化合物について、金属の触媒活性に関する研究報告が既になされている。
【0031】
例えば、Au、Ni、Pd、Co、Ptは、リン酸系還元剤である次亜リン酸ナトリウム(NaH2PO2)の酸化反応に対しCuやAgよりも触媒活性であることが報告されている(大野 湶、若林 理、春山 志郎著「無電解めっきにおける次亜リン酸ナトリウムのアノード酸化に対する金属の触媒活性」:金属表面技術、vol.34、No.12、1983、pp594-599;以下、「文献1」という)。
【0032】
すなわち、文献1によれば、NaH2PO2の酸化反応に対しては、導電性媒体としてAu、Ni、Pd、Co及びPtを使用することにより、NaH2PO2の酸化反応に対し触媒活性度の低いCuやAg等の電極表面上にもNi、Co、Pd、Au等のめっき皮膜を容易に形成することが可能となる。
【0033】
すなわち、本発明の電子部品の製造方法は、前記導電性媒体としてAu、Ni、Pd、Co、Pt、又はこれらの合金の中から選択された少なくとも1種以上の金属片を使用すると共に、Ni、Co、Pd、又はAuの中から選択された1種の金属塩を主成分としリン酸系化合物を前記還元剤として含有しためっき浴中で、前記被めっき物と前記金属片とを混合し、前記無電解めっきを施して前記電極上にめっき皮膜を形成することを特徴としている。
【0034】
また、還元剤としてテトラホウ素ナトリウム(NaBH4)やDMAB((CH3)2NHBH3)等のホウ素系化合物を使用した場合、Ni、Co、Pd、Pt、Auは、これらホウ素系化合物の酸化反応に対しCuやAgよりも触媒活性であることが報告されている(大野 湶、若林 理、春山 志郎著「無電解めっきにおけるホウ水素化ナトリウムおよびジメチルアミンボランのアノード酸化に対する金属の触媒活性」:電気化学、vol.53、No.3、1985、pp196-201;以下、「文献2」という)。
【0035】
文献2によれば、上記ホウ素系化合物の酸化反応に対しては、導電性媒体としてNi、Co、Pd、Pt及びAuを使用することにより、ホウ素系化合物の酸化反応に対し触媒活性度の低いCuやAg等の電極表面上にもNi、Co、又はAu等のめっき皮膜を容易に形成することが可能となる。
【0036】
すなわち、本発明の電子部品の製造方法は、前記導電性媒体としてNi、Co、Pd、Pt、Au、又はこれらの合金の中から選択された少なくとも1種以上の金属片を使用すると共に、Ni、Co、Pd又はAuの中から選択された1種の金属塩を主成分としホウ素系化合物を前記還元剤として含有しためっき浴中で、前記被めっき物と前記金属片とを混合し、前記無電解めっきを施して前記電極上にめっき皮膜を形成することを特徴としている。
【0037】
また、ホウ素系化合物がテトラヒドロホウ酸系化合物の場合、Ptの可逆電位はテトラヒドロホウ酸系化合物の酸化還元電位よりも貴であり、したがってこの場合、めっき浴としては、上記Ni、Co、Pd又はAuに加え、Ptを含有した金属塩を含むものの中から選択してもよい。
【0038】
すなわち、前記めっき浴は、前記4種の金属塩に白金を加えた5種の中から選択された1種の金属塩を主成分としていることを特徴としている。
【0039】
さらに、還元剤として窒素化合物としてのヒドラジン(N2H4)を使用した場合、Co、Ni、Pt、PdはN2H4の酸化反応に対しCuやAgよりも触媒活性であることが報告されている(大野 湶、若林 理、春山 志郎著「無電解めっきにおけるホルムアルデヒドおよびヒドラジンのアノード酸化に対する金属の触媒活性」:電気化学、vol.53、No.3、1985、pp190-195;以下、「文献3」という)。
【0040】
文献3によれば、N2H4の酸化反応に対しては、導電性媒体としてCo、Ni、Pt、及びPdを使用することにより、N2H4の酸化反応に対し触媒活性度の低いCuやAg等の電極表面上にもNi、Co、Pd、Au、及びPtめっき皮膜を容易に形成することができる。
【0041】
すなわち、本発明の電子部品の製造方法は、前記導電性媒体としてCo、Ni、Pt、Pd、又はこれらの合金の中から選択された少なくとも1種以上の金属片を使用すると共に、Ni、Co、Pd、又はPtの中から選択された1種の金属塩を主成分とし窒素化合物を前記還元剤として含有しためっき浴中で、前記被めっき物と前記金属片とを混入し、前記無電解めっきを施して前記電極上にめっき皮膜を形成することを特徴としている。
【0042】
また、本発明は、還元剤の酸化反応に対して電極が触媒活性でないか低い場合を前提としており、斯かる電極材料として通常はCu、Ag、又はAg−Pdが存在する。
【0043】
すなわち、本発明は、前記電極は、Cu電極、Cu合金電極、Ag電極、Ni電極又はAg合金電極であることを特徴としている。
【0044】
また、上記文献3には、還元剤としてホルムアルデヒド(HCHO)を使用した場合、Cu、Au、Agは、HCHOの酸化反応に対しNiよりも触媒活性であることも報告されており、したがって、導電性媒体としてCu、Au、Agを使用することにより、HCHOに対し触媒活性度の低いNi電極上にも、Cu、Au、Agのめっき皮膜を容易に形成することが可能となる。
【0045】
すなわち、本発明の電子部品の製造方法は、前記導電性媒体としてCu、AuAg、又はこれらの合金の中から選択された少なくとも1種以上の金属片を使用すると共に、Cu、Ag、又はAuの中から選択された1種の金属塩を主成分としアルデヒド系化合物を前記還元剤として含有しためっき浴中で、前記被めっき物と前記金属片とを混入し、前記無電解めっきを施して前記電極(Ni電極)上にめっき皮膜を形成することを特徴としている。
【0046】
また、本発明に係る電子部品は、上記製造方法で製造されていることを特徴としている。
【0047】
本発明の電子部品は、Pdを含んだ触媒液で表面処理することなく、電極部分にのみ、めっきされた膜厚の均一性が良好な電子部品を低コストで容易に得ることができる。
【0048】
特に、Auとの密着性の良好なNi−P層を銅電極上に直接形成することが可能であるので、信頼性に優れた高品質な電子部品を安価で得ることができる。
【0049】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳説する。
【0050】
図1は本発明に係る電子部品の製造方法により製造されるチップ型電子部品の一実施の形態を模式的に示した断面図である。
【0051】
同図において、セラミック素体1は、チタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等のセラミック材料により角板形状に形成されており、該セラミック素体1の両端部にはCu、Ag、Ag−Pd等からなる電極部2が形成されている。そして、前記電極部2の表面にはNi−P皮膜3が被着され、該Ni−P皮膜3の表面にはAu皮膜4が被着されている。
【0052】
次に、該電子部品の製造方法について説明する。
【0053】
まず、所定の成形・焼成処理を経て形成されたセラミック焼結体を角板形状に切り出してセラミック素体1を作製し、次いで、周知の方法により、Cu、Ag、Ag−Pd等の電極材料をセラミック素体1の両端部に印刷して焼き付け、該セラミック素体1の両端部に電極部2を形成する。
【0054】
そして、本実施の形態では、無電解めっきにより電極部2の表面にNi−P皮膜3及びAu皮膜4を形成している。すなわち、還元剤を使用した自己触媒型の無電解めっき(以下、「自己触媒型めっき」という)により膜厚3〜6μmのNi−P皮膜3を形成し、Niとの間での置換反応を利用した置換型の無電解めっき(以下、「置換型めっき」という)により膜厚0.2μm以下のAu皮膜4を形成している。
【0055】
以下、Ni−P皮膜3及びAu皮膜4の形成方法について詳述する。
【0056】
(1)Ni−P皮膜3
本実施の形態では、還元剤を使用した自己触媒型めっきによりNi−P皮膜3を形成しているが、斯かる自己触媒型めっきは、金属のカソード析出反応と還元剤のアノード酸化反応が並列して進行する。
【0057】
そして、自己触媒型めっきが定常的に進行するためには還元剤の酸化還元電位が電極部2を構成する金属材料の析出電位よりも電気化学的に卑であることが必要であり、斯かる観点から、本実施の形態では酸化還元電位Eが約−1.119V(vs.NHE;以下同じ)と低く、強い還元性を示すNaH2PO2を使用している。
【0058】
ところで、NaH2PO2は、酸性めっき浴中では化学式(1)に示すような酸化反応が起こる。
【0059】
H2PO2 −+H2O→H2PO3 −+2H++2e−…(1)
すなわち、NaH2PO2は化学式(1)に示すような酸化反応を起こして電子を放出し、該電子が放出されるとその一部が電極部2に供給され、電極部2の表面にNi−Pが析出する。
【0060】
しかしながら、斯かるNi−Pが析出するためには、電極部2を構成する電極材料が、NaH2PO2の酸化反応に対し触媒活性である必要があるのに対し、前記電極材料はNaH2PO2の酸化反応に対し触媒活性を有さないか、或いは触媒活性度が極めて低いとされている。
【0061】
そこで、本実施の形態では、NaH2PO2に対して触媒活性な導電性媒体として平均径が1mmのNi片を析出金属であるNi成分の含有しためっき浴中に必要量混入させ、該めっき浴中で所定回転数で回転させ、めっき浴中の被めっき物とNi片とを接触させることにより電極表面を触媒活性化している。
【0062】
すなわち、めっき浴中で被めっき物がNaH2PO2に対し触媒活性な多数のNi片と接触状態となって電極表面が触媒活性化され、その一方でめっき浴中では化学式(2)、(3)に示す反応が進行し、Ni−P皮膜3が電極部2の表面に形成される。
【0063】
Ni2++2e−→Ni…(2)
H2PO2 −+2H++e−→2H2O+P…(3)
尚、めっき浴組成としては、めっき浴中での酸化還元反応によりNi−P皮膜3が電極部2の表面に形成されれば特に限定されるものではなく、例えば塩化ニッケル等の酸性ニッケルを主成分としNaH2PO2を還元剤として含有すると共に、錯化剤や水素イオン指数pHの変動を防止するための緩衝剤を含んだめっき浴や、必要に応じて安定剤や界面活性剤等を添加させためっき浴を使用することができる。
【0064】
また、めっき浴中でNi片と被めっき物とを混合させるための回転容器としては、電解バレルめっきで使用されるバレル容器を使用するのが経済的観点から安価で済み、好ましい。
【0065】
尚、本実施の形態では、めっき浴を回転させてNi片と被めっき物とを混合させているが、無電解めっきでは、電解めっきのように電流分布の乱れを考慮する必要がないため、バレル孔径や開孔率は電解めっきほど気にする必要はなく、したがって回転バレル方式の他、揺動バレル方式、傾斜バレル方式、振動バレル方式等、種々の方式を使用して所望の無電解めっきを行うことができる。
【0066】
(2)Au皮膜4
Auは高価な金属であり、必要最小限の膜厚を確保することができれば十分であることから、Au皮膜4は、Ni−P皮膜3が大概被覆された時点で反応性が低下する置換めっきで形成される。
【0067】
すなわち、Auよりも電気化学的に卑なNi−P皮膜が形成された被めっき物をAuの含有しためっき浴中に浸漬すると、化学式(4)、(5)に示すように、卑な金属であるNiの溶解で電子が放出され、該電子によって貴なAuイオンが還元され、その結果、Ni−P皮膜3上にはAu皮膜4が形成される。
【0068】
Ni→Ni2++2e−…(4)
Au++e−→Au…(5)
このように本実施の形態では、まず、必要量のNi片と被めっき物とをめっき浴中で混合させて電極部2をNi片と接触させ、これにより電極表面を触媒活性化させている。そして、還元剤であるNaH2PO2の酸化還元電位よりも可逆電位が電気化学的に貴なNi−Pを電極部2の表面に析出させ、これによりNi−P皮膜3を電極表面に形成しているので、従来のようにPd触媒を電極表面に付与する必要もなく、電極表面にのみめっき皮膜を形成させることができる。
【0069】
すなわち、本実施の形態では、析出金属と還元剤の間で起こる酸化還元反応によってのみめっき反応が進行して触媒活性化された電極表面にめっき皮膜を形成しているので、電極以外の部分にめっき金属が異常析出することもなく、電極表面にのみめっき皮膜を形成させることができる。
【0070】
また、上述したチップ型電子部品のように小形部品の場合であっても、電解めっきのような小径の導電性媒体を使用する必要がなく、生産コストの高騰化を回避することができ、また簡易な方法で所望のめっき処理を行うことができる。
【0071】
さらに、電解めっきの場合と異なり、めっき浴中には電流が流れず、したがって電流分布の影響もなく、めっき浴と接触する電極全体で均一に析出反応が進行するため、複雑な電極パターンを有する多端子型電子部品に適用した場合であっても各端子間の膜厚分布を略均一に制御することができ、めっき材料を必要以上に消費するのを回避することができ、斯かる点からも生産コストが高騰するのを回避することができる。
【0072】
ところで、本発明は、上述したように還元剤の酸化反応に対して本来触媒活性でない電極表面を導電性媒体と接触させて触媒活性な表面とし、還元剤と析出金属間で生じる酸化還元反応により電極表面上に金属を析出させている。
【0073】
したがって、種々の還元剤の酸化反応に対し触媒活性な金属を適宜選択することにより、還元剤、導電性媒体、及び電極材料とを種々組み合わせることにより、本発明の所期の目的を達成することができる。
【0074】
以下、還元剤としてNaH2PO2、NaBH4、(CH3)2NHBH3、N2H4、HCHOを使用した場合について説明する。
【0075】
(1)NaH2PO2
〔課題を解決するための手段〕の項で紹介した文献1には、NaH2PO2の酸化反応に対し、アノード酸化開始電位から各種金属の触媒活性を評価すると、Au>Ni>Pd>Co>Pt>Cu>Agの順序で触媒活性の低下することが報告されている。
【0076】
したがって、CuやAgに比べて触媒活性度の高いAu、Ni、Pd、Co、Ptを導電性媒体として被めっき物と混合させ、該導電性媒体をCu電極やAg電極或いはAg−Pd電極に接触させることにより、該電極表面をNaH2PO2の酸化反応に対し触媒活性なものとすることができる。
【0077】
すなわち、NaH2PO2のアノード酸化反応は酸性水溶液中では化学式(6)、アルカリ水溶液中では化学式(8)で夫々表わされ、酸化還元電位Eは酸性水溶液中では数式(7)、アルカリ水溶液中では化学式(9)で夫々表わされる。
【0078】
H2PO2 −+H2O→H2PO3 −+2H++2e−…(6)
E=−0.50−0.06pH …(7)
H2PO2 −+3OH−→HPO3 2−+2H2O+2e−…(8)
E=−0.30−0.09pH …(9)
ここで、pHは酸性水溶液又はアルカリ性水溶液の水素イオン指数である。
【0079】
そして、NaH2PO2の酸化還元電位Eよりも可逆電位が電気化学的に貴な金属イオンを含有しためっき浴中で自己触媒めっきが進行し、これにより所望のめっき皮膜を形成することができる。
【0080】
尚、この場合、めっき浴としては、Ni、Co、Pd、或いはAuを含有した金属塩を使用することができる。
【0081】
(2)NaBH4
〔課題を解決するための手段〕の項で紹介した文献2には、NaBH4の酸化反応に対し、アノード酸化開始電位から各種金属の触媒活性を評価すると、Ni>Co>Pd>Pt>Au>Ag>Cuの順序で触媒活性の低下することが報告されている。
【0082】
したがって、CuやAgに比べて触媒活性度の高いNi、Co、Pd、Pt、Auを導電性媒体として被めっき物と混合させ、該導電性媒体をCu電極やAg電極或いはAg−Pd電極に接触させることにより、該電極表面をNaBH4の酸化反応に対し、触媒活性なものとすることができる。
【0083】
すなわち、NaBH4のアノード酸化反応は化学式(10)で表わされ、酸化還元電位Eは数式(11)で表わされる。
【0084】
BH4 −+8OH−→BO2 −+6H2O+8e−…(10)
E=−0.45−0.06pH …(11)
そして、NaBH4の酸化還元電位Eよりも可逆電位が電気化学的に貴な金属イオンを含有しためっき浴中で自己触媒めっきが進行し、これにより所望のめっき皮膜を形成することができる。
【0085】
尚、この場合、めっき浴としては、Ni、Co、Pd、Au或いはPtを含有した金属塩を使用することができる。
【0086】
また、本実施の形態では、還元剤としてNaBH4について説明したが、NaBH4と同様の性状を示すKBH4についても同様である。
【0087】
(3)(CH3)2NHBH3
上記文献2には、(CH3)2NHBH3の酸化反応に対し、アノード酸化開始電位から各種金属の触媒活性を評価すると、Ni>Co>Pd>Au>Pt>Agの順序で触媒活性の低下することが報告されている。
【0088】
したがって、CuやAgに比べて触媒活性度の高いNi、Co、Pd、Au、Ptを導電性媒体として被めっき物と混合させ、該導電性媒体をCu電極やAg電極或いはAg−Pd電極に接触させることにより、該電極表面を(CH3)2NHBH3の酸化反応に対し、触媒活性なものとすることができる。
【0089】
すなわち、(CH3)2NHBH3のアノード酸化反応は水素発生を含む場合は化学式(12)で表わされ、イオン化する場合は化学式(13)で表わされる。
【0090】
そして、(CH3)2NHBH3の酸化還元電位Eよりも可逆電位が電気化学的に貴な金属イオンを含有しためっき浴中で自己触媒めっきが進行し、これにより所望のめっき皮膜を形成することができる。
【0091】
尚、この場合、めっき浴としては、Ni、Co、Pd或いはAuを含有した金属塩を使用することができる。
【0092】
(4)N2H4
〔課題を解決するための手段〕の項で紹介した文献3には、N2H4の酸化反応に対し、アノード酸化開始電位から各種金属の触媒活性を評価すると、Co>Ni>Pt>Pd>Cu>Ag>Auの順序で触媒活性の低下することが報告されている。
【0093】
したがって、CuやAgに比べて触媒活性度の高いCo、Ni、Pt、Pd、を導電性媒体として被めっき物と混合させ、該導電性媒体をCu電極やAg電極或いはAg−Pd電極に接触させることにより、該電極表面をN2H4の酸化反応に対し、触媒活性なものとすることができる。
【0094】
すなわち、N2H4のアノード酸化反応は水素を発生する場合は化学式(14)、水素を発生しない場合は化学式(16)で夫々表わされ、酸化還元電位Eは水素を発生する場合は数式(15)、水素を発生しない場合は数式(17)で夫々表わされる。
【0095】
N2H4+2OH−→N2+H2+2H2O+2e− …(14)
E=1.57−0.06pH …(15)
N2H4+4OH−→N2+4H2O+4e− …(16)
E=−0.31−0.06pH …(17)
そして、N2H4の酸化還元電位Eよりも可逆電位が電気化学的に貴な金属イオンを含有しためっき浴中で自己触媒めっきが進行し、これにより所望のめっき皮膜を形成することができる。
【0096】
尚、この場合、めっき浴としては、Ni、Co、Pd或いはPtを含有した金属塩を使用することができる。
【0097】
(5)HCHO
上記文献3には、HCHOの酸化反応に対し、アノード酸化開始電位から各種金属の触媒活性を評価すると、Cu>Au>Ag>Pt>Pd>Ni>Coの順序で触媒活性の低下することが報告されている。
【0098】
したがって、Niに比べて触媒活性度の高いCu、Au、Ag、Pt、Pdを導電性媒体として被めっき物と混合させ、該導電性媒体をNi電極に接触させることにより、該電極表面をHCHOの酸化反応に対し、触媒活性なものとすることができる。
【0099】
すなわち、HCHOのアノード酸化反応は水素を発生する場合は化学式(18)、水素を発生しない場合は化学式(20)で夫々表わされ、酸化還元電位Eは水素を発生する場合は数式(19)、水素を発生しない場合は数式(21)で夫々表わされる。
【0100】
2HCHO+4OH−→2HCOO−+H2+2H2O+2e− …(18)
E=0.32−0.12pH …(19)
HCHO+3OH−→HCOO−+2H2O+2e− …(20)
E=0.19−0.09pH …(21)
そして、HCHOの酸化還元電位Eよりも可逆電位が電気化学的に貴な金属イオンを含有しためっき浴中で自己触媒めっきが進行し、これにより所望のめっき皮膜を形成することができる。
【0101】
尚、この場合、めっき浴としては、Cu、Ag或いはAuを含有した金属塩を使用することができる。
【0102】
また、本実施の形態では、還元剤としてHCHOについて説明したが、NaBH4と同様のアルデヒド系化合物であるグリオキシル酸(CHOCOOH)についても同様である。
【0103】
そして、上記(1)〜(5)の結果を纏めると表1のようになる。
【0104】
【表1】
この表1からも明らかなように、還元剤、析出金属、導電性媒体、及び電極材料を種々組み合わせて所望のめっき処理を実行することができ、これによりチップ型のみならずプリント基板等、様々な用途に使用される種々の電子部品のめっき処理に対し広汎な適用が可能となる。
【0105】
以上詳述したように本発明によれば、各種還元剤の酸化反応に対し触媒活性度の低い電極材料に対しても導電性媒体を介して電極材料を触媒活性化することができ、これにより、種々の還元剤に対し自己触媒めっきによるめっき皮膜の形成が可能となる。
【0106】
【実施例】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【0107】
〔第1の実施例〕
(実施例1)
本発明者らは、縦3.2mm、横1.6mm、厚さ1.0mmのセラミック素体の両端部にCu電極を形成して被めっき物を10個作製した。
【0108】
次いで、下記のめっき組成を有するめっき浴(第1のめっき浴)を満たした内容積が1.90×10−4m3のバレルに上記10個の被めっき物を浸漬すると共に、直径約1mmのNi片を7.9g(約1500個)バレルに入れ、0.05s−1(=3rpm)の回転速度で該バレルを30分間回転させ、自己触媒めっきを施してCu電極の表面にNi−P皮膜を形成した。
【0109】
〔第1のめっき浴組成〕
金属塩 : 塩化ニッケル30.0kg/m3
還元剤 : ホスフィン酸ナトリウム10.0kg/m3
錯化剤 : クエン酸ナトリウム10.0kg/m3
グリコール酸ナトリウム10.0kg/m3
pH : 4.2
浴 温 : 85℃
次に、Ni―P皮膜の形成された被めっき物を下記のめっき組成を有するめっき浴(第2のめっき浴)中に浸漬し、置換めっきを施してNi−P皮膜の表面にAu皮膜を形成し、実施例1の試験片を作製した。
【0110】
〔第2のめっき浴組成〕
金属塩 : 亜硫酸金5.5kg/m3
錯化剤 : 亜硫酸ナトリウム15.0kg/m3
エチレンジアミン四酢酸・2ナトリウム45.0kg/m3
pH : 6.8
浴 温 : 85℃
(実施例2)
実施例1と同様のセラミック素体の両端部にAg−Pd電極を形成し、実施例1と同様の手順でAg−Pd電極の表面にNi−P皮膜及びAu皮膜を形成し、実施例2の試験片を作製した。
【0111】
(実施例3)
実施例1と同様のセラミック素体の両端部にAg電極を形成し、実施例1と同様の手順でAg電極の表面にNi−P皮膜及びAu皮膜を形成し、実施例3の試験片を作製した。
【0112】
表2は、各実施例の膜厚を示している。
【0113】
尚、膜厚測定は、蛍光X線膜厚計(セイコーインスツルメンツ社製SEA5120)で測定した。
【0114】
【表2】
この表2から明らかなように、ホスフィン酸ナトリウム(NaH2PO2)に触媒活性を示さない電極材料であってもPd触媒を付与することなく自己触媒めっきにより電極表面にNi−P皮膜を形成することができ、その後置換めっきによりNi−P皮膜上にAu皮膜を形成することのできることが確認された。
【0115】
〔第2の実施例〕
本発明者らは、縦0.6mm、横0.3mm、厚さ0.3mmのセラミック素体を使用し、第1の実施例の実施例1と同様の手順で10個の試験片を作製し、これら試験片の中から4個の試験片をサンプリングして第1の実施例と同様、膜厚測定を行った。
【0116】
表3はその測定結果を示している。
【0117】
【表3】
この表3から明らかなように、小形のチップ型電子部品においても平均径1mmのNi片をバレル内に投入して被めっき物と混合・接触させて電極表面を触媒活性な表面なものとすることにより、Cu電極の表面にNi−P皮膜を形成することができる。また、置換めっきでAu皮膜を形成することにより、膜厚が0.10μm以下の薄膜を容易に得ることができることが確認された。
【0118】
〔第3の実施例〕
本発明者らは、縦4.5mm、横2.0mm、厚み0.5mmのセラミック素体の表面に複雑な所定形状のCu製の電極パターンを形成し、第1の実施例の実施例1と同様にしてNi−P皮膜及びAu皮膜を形成し、実施例21の試験片を作製した。
【0119】
また、本発明者らは、上述と同様の電極パターンが形成されたセラミック素体に電解めっきを施し、電極パターン上にNi皮膜及びAu皮膜を形成し、比較例21の試験片を作製した。
【0120】
尚、電解めっきにおける電流密度はNiめっきの場合は、0.3A/dm2、Auめっきの場合は、0.1A/dm2に設定して行った。
【0121】
次いで、本発明者らは、図2に示すように、中央部から少し右寄りの点a、中央部から少し左寄りの点b、点c、両左隅の点d、点e、右両隅の点f、点gについて、各皮膜の第1の実施例と同様の方法で膜厚を測定した。
【0122】
表4はその測定結果を示す。
【0123】
【表4】
この表4から明らかなように比較例21は、電流分布に差があるため、Ni皮膜は各測定点間で0.69μm〜13.42μmのばらつきが生じ、またAu皮膜は各測定点間で0.02μm〜0.19μmのばらつきが生じた。特に、Au皮膜の場合は各測定点で必要最低限の膜厚が得られるように電流密度を設定してめっき処理を行うため、電流分布の差により異常に厚い膜厚を有する箇所が生じた(本実施例ではセラミック素体の両端部d〜gの膜厚が中央部a〜cの膜厚よりも厚い)。
【0124】
これに対し実施例21は、電極表面全域でめっきが均一に進行するため、膜厚も均一性が良好なものとなり、低コストで効率良く所望のめっき皮膜が形成されることが確認された。
【0125】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明に係る電子部品の製造方法は、表面に電極が形成された被めっき物に対し、還元剤を添加しためっき浴を使用して無電解めっきを施し、電子部品を製造する電子部品の製造方法において、前記還元剤の酸化還元電位よりも電気化学的に貴な析出電位を有する金属イオンを含有するめっき浴中で、前記還元剤の酸化反応に対し触媒活性を示す導電性媒体と前記被めっき物とを混合し、前記無電解めっきを施して前記電極上にめっき皮膜を形成するので、被めっき物の電極が導電性媒体と接触することにより電極表面が触媒活性化され、これにより還元剤と析出金属間での酸化還元反応により電極表面にめっき皮膜が形成され、均一な膜厚のめっき皮膜を有する電子部品を製造することができる。
【0126】
すなわち、電解めっきのように電極部分以外の非金属部分に金属が異常析出することなく、また、多端子用電子部品の場合であっても電極部にのみ所望の均一な膜厚を有するめっき皮膜を形成することができる。しかも、めっき皮膜の均一性が良好であり、また導電性媒体に金属が析出することもなく、したがって析出金属が必要以上に消費されることもなく、コストが高騰するのを抑制することができる。
【0127】
また、前記被めっき物と前記導電性媒体とを投入した容器を前記めっき浴の満たされためっき浴槽内で回転させて前記被めっき物と前記導電性媒体とを混合させることにより、導電性媒体と被めっき物とを容易に接触させることができ、電極表面を触媒活性な状態とすることができる。
【0128】
また、前記導電性媒体の平均径を1.0mm以上とすることにより、電解バレルめっきで使用されるバレル容器で上記無電解めっきを行った場合でも、バレルの開孔部に導電体媒体が挟まるのを回避することができ、また、高価な小径の導電性媒体を使用する必要もなく、小形の電子部品を製造する場合であってもコストの急騰化を生じることなく、製造することができる。
【0129】
特に、前記導電性媒体としてNi片又はNi合金片を使用すると共に、Ni化合物を主成分としリン酸系化合物を前記還元剤として含有しためっき浴中で、前記被めっき物と前記Ni片とを混合し、無電解めっきを施して前記電極上にNiを主成分とする第1のめっき皮膜を形成し、次いで該第1のめっき皮膜が形成された被めっき物をAu化合物を主成分とするめっき浴中に浸漬して第1のめっき皮膜の表面にAuを析出させて第2のめっき皮膜を形成することにより、自己触媒めっきによって均一性の良好な任意の膜厚を有する第1のめっき皮膜(Ni−P皮膜)が形成され、さらに置換めっきによって第2のめっき皮膜(Au皮膜)が形成されることとなり、特にAu皮膜は均一性が良好で必要以上の膜厚とはならず、必要最小限のコストでもって電子部品を製造することができる。
【0130】
また、本発明によれば、還元剤としてリン酸系化合物、ホウ素系化合物、窒素化合物、アルデヒド系化合物を使用した場合も、還元剤の酸化反応に対して触媒活性な金属を適宜選択し、還元剤、析出金属、導電性媒体、及び電極材料を種々組み合わせることにより、所望のめっき処理を施すことができ、これによりチップ型のみならずプリント基板等、広汎な様々な用途に適用される種々の電子部品のめっき処理に適用することができる。
【0131】
また、本発明に係る電子部品は、上記製造方法で製造されているので、従来のこの種無電解めっきのようにPdを含んだ触媒液で表面処理することなく、電極部分にのみ均一にめっき皮膜が形成された電子部品を容易に得ることができる。
【0132】
特に、Auとの密着性の良好なNi−P層を銅電極上に直接形成することが可能であるので、高品質な信頼性に優れた電子部品を安価で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法で製造された電子部品の一実施の形態を示す断面図である。
【図2】第3の実施例における膜厚測定点を示す図である。
【符号の説明】
1 セラミック素体
2 電極部(電極)
3 Ni−P皮膜(第1のめっき皮膜)
4 Au皮膜(第2のめっき皮膜)
Claims (13)
- 表面に電極が形成された被めっき物に対し、還元剤の添加されためっき浴を使用して無電解めっきを施し、電子部品を製造する電子部品の製造方法において、
前記還元剤の酸化還元電位よりも電気化学的に貴な析出電位を有する金属イオンを含有するめっき浴中で、前記還元剤の酸化反応に対し触媒活性を示す導電性媒体と前記被めっき物とを混合し、前記無電解めっきを施して前記電極上にめっき皮膜を形成することを特徴とする電子部品の製造方法。 - 前記被めっき物と前記導電性媒体とを投入した容器を前記めっき浴の満たされためっき浴槽内で回転、揺動、傾斜、又は振動させて前記被めっき物と前記導電性媒体とを混合させることを特徴とする請求項1記載の電子部品の製造方法。
- 前記導電性媒体は、平均径が1.0mm以上であることを特徴とする請求項1記載の電子部品の製造方法。
- 前記導電性媒体としてニッケル片又はニッケル合金片を使用すると共に、ニッケル化合物を主成分としリン酸系化合物を前記還元剤として含有しためっき浴中で、前記被めっき物と前記ニッケル片とを混合し、前記無電解めっきを施して前記電極上にニッケルを主成分とする第1のめっき皮膜を形成し、次いで該第1のめっき皮膜の形成された被めっき物を金化合物を含有しためっき浴中に浸漬し、前記第1のめっき皮膜の表面に金を析出させて第2のめっき皮膜を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 前記導電性媒体として金、ニッケル、パラジウム、コバルト、白金、又はこれらの合金の中から選択された少なくとも1種以上の金属片を使用すると共に、ニッケル、コバルト、パラジウム、又は金の中から選択された1種の金属塩を主成分としリン酸系化合物を前記還元剤として含有しためっき浴中で、前記被めっき物と前記金属片とを混合し、前記無電解めっきを施して前記電極上にめっき皮膜を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 前記導電性媒体としてニッケル、コバルト、パラジウム、白金、金、又はこれらの合金の中から選択された少なくとも1種以上の金属片を使用すると共に、ニッケル、コバルト、パラジウム又は金の中から選択された1種の金属塩を主成分としホウ素系化合物を前記還元剤として含有しためっき浴中で、前記被めっき物と前記金属片とを混合し、前記無電解めっきを施して前記電極上にめっき皮膜を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 前記めっき浴は、前記4種の金属塩に白金を加えた5種の中から選択された1種の金属を含有した金属塩を主成分としていることを特徴とする請求項6記載の電子部品の製造方法。
- 前記導電性媒体としてコバルト、ニッケル、白金、パラジウム、又はこれらの合金の中から選択された少なくとも1種以上の金属片を使用すると共に、ニッケル、コバルト、パラジウム、金又は白金の中から選択された1種の金属塩を主成分とし窒素化合物を前記還元剤として含有しためっき浴中で、前記被めっき物と前記金属片とを混入し、前記無電解めっきを施して前記電極上にめっき皮膜を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 前記電極は、銅電極、銅合金電極、銀電極、ニッケル電極又は銀合金電極であることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 前記銀合金電極は、銀を主成分としパラジウムを副成分としていることを特徴とする請求項9記載の電子部品の製造方法。
- 前記導電性媒体として銅、金、銀、又はこれらの合金の中から選択された少なくとも1種以上の金属片を使用すると共に、銅、銀、又は金の中から選択された1種の金属塩を主成分としアルデヒド系化合物を前記還元剤として含有しためっき浴中で、前記被めっき物と前記金属片とを混入し、前記無電解めっきを施して前記電極上にめっき皮膜を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 前記電極は、ニッケル電極であることを特徴とする請求項11記載の電子部品の製造方法。
- 請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の電子部品の製造方法で製造されていることを特徴とする電子部品。
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