CN101443859B - 电子器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可以提高电极层和电阻器层之间的密接性且可以使电极层以及电阻器层的膜强度提高的电子器件及其制造方法。电极层(22)含有具有作为主成分的银和氧化铋、或氧化铋以及碳而成的复合粉。与银粉相比,所述复合粉更难以在用于使粘合剂树脂固化的烧成温度下熔融。因此,与以往相比,可以适当抑制由所述熔融导致的发热,其结果是可以抑制所述粘合剂树脂等的分解。由此可以适当提高所述电阻器层以及电极层之间的密接性,并且可以提高所述电阻器层以及电极层的密接性,当剥离转印板(30)时,可以在不一起剥离电阻器层的情况下稳定地形成转印型基板。
Description
技术领域
本发明涉及构成为具有已被层叠的电极层以及电阻器层、和支承上述电极层以及上述电阻器层的基板的电子器件。
背景技术
在下述专利文献1、2中,公开有向环氧树脂等的基板转印电阻器层而形成的转印型基板。上述转印型基板是以规定的图案在成形基板的表面设置电阻器层并在该电阻器层的两端部的下面重叠形成电阻器层而构成的。此外,设置与各电极层导通的端子,另外还设置了在位于电极层和电极层之间的上述电阻器层的表面滑动的滑动子,在该滑动子与上述端子之间可以检测出与滑动子的滑动位置相对应的电压变化。
就上述转印型基板而言,首先在转印板上网板印刷例如在溶剂中混合炭黑以及热固化性的粘合剂树脂而成的膏状的电阻器层。
接着,将混合有热固化性的粘合剂树脂和银粒子的膏状的电极层网板印刷到上述电阻器层上。
此外,以400℃左右的温度进行加热,让用于上述电阻器层的粘合剂树脂和设置在上述电极层上的粘合剂树脂热固化。
此外,将在上述电阻器层上重叠有电极层的转印板安装于模具内,向上述模具的空腔内射出环氧树脂等,对基板进行注射成型,冷却后,剥离上述转印板。
由此,在基板的表面出现电阻器层,在该电阻器层的内侧重叠有电极层,在此状态下,该电阻器层和电极层被埋设在基板内。
专利文献1:专利第3372636号的专利公报
专利文献2:特开2004-55900号公报
但是,上述的转印型基板具有如下所示的问题点。
即,在用于使上述粘合剂树脂硬化的烧成时,尤其是当使烧成温度上 升以促进粘合剂树脂的交联,或延长烧成时间时,在上述电极层内含有的银粒子出现熔融或发热,所以粘合剂树脂或碳粉在该热的作用下发生分解。通过这样的树脂等的分解,无法形成具有足够膜强度的电极层或电阻器层。而且,在上述电极层和上述电阻器层之间出现由上述树脂等的分解导致的间隙,由于上述电极层侵蚀上述电阻器层,所以上述电阻器层无法充分热固化而收缩,上述电阻器层和电极层之间的密接性降低。因此,在剥离前述的转印板时,会发生电阻器层与上述转印板一起从基板侧被剥离的不良情况。
另外,即便假设上述电阻器层未与转印板一起从上述基板侧被剥离,也由于膜强度低而容易因滑动子的滑动发生磨耗,另外,由于反复使用,上述电阻器层也有从基板剥离的可能性。如此无法提高滑动特性,无法得到高寿命的电阻基板。
另外,就上述电极层向上述电阻器层内的侵蚀而言,与上述电阻器层的厚度变薄、上述电极层的所有银粒子接近电阻器层表面而导致的耐迁移性的降低有关。
在专利文献1、2记载的发明中,并未认识到上述的问题点,当然也没有提示解决上述问题的手段。
专利文献2是以银粉向电阻器层表面的浸出这一点为课题的,但没有认识到以银粉的熔融为开端的膜强度的降低、或电阻器层和电极层之间的密接性的降低等课题。另外,专利文献2是所谓在上述电极层内含有的粘合剂树脂和在上述电阻器层中含有的粘合剂树脂之间具有热固化温度差的发明,但无法适当抑制由烧成引起的银粒子的熔融,无法从根本上解决上述的课题,另外电极层和电阻器层需要使用有差异的粘合剂树脂,进而基本上要用不同的工序进行对电极层的烧成工序和对电阻器层的烧成工序,所以存在制造工序容易变得繁琐等问题。
发明内容
因此,本发明正是用于解决上述以往的课题的发明,特别是其目的在于,提供一种可以提高电极层和电阻器层之间的密接性且可以使电极层以及电阻器层的膜强度提高的电子器件及其制造方法。
本发明的电子器件,其特征在于,
构成为具有:已被层叠的电极层以及电阻器层、和对上述电极层以及上述电阻器层进行支承的基板,
上述电极层具有热固化性的粘合剂树脂和在上述粘合剂树脂内分散的导电性粒子,
上述导电性粒子含有银作为主成分的复合粉,其中复合粉含有银和氧化铋、或含有银、氧化铋以及碳。
所谓“复合粉”与单纯混合有多种粒子的“混合粉”或“合金”不同,当取出一个粒子时,在该粒子中含有银和氧化铋、或含有银和氧化铋以及碳。
上述以银为主成分的复合粉与银粉相比,在用于使粘合剂树脂固化的烧成温度下难以熔融(或者不熔)。因此,与以往相比,可以适当抑制由上述熔融导致的发热,其结果,可以抑制上述粘合剂树脂等的分解。由此,与以往相比,不会在上述电极层和上述电阻器层之间产生由分解导致的间隙,另外,上述电极层不会侵蚀上述电阻器层,所以可以适当提高上述电阻器层和电极层之间的密接性,并且可以使上述电阻器层以及电极层的膜强度提高。
在本发明中,上述电极层以及上述电阻器层优选被埋设在上述基板内,上述电阻器层的表面与上述基板的表面显现于同一面的形态。这是作为转印型基板而形成的,可以镜面形成上述电阻器层的表面,可以实现滑动特性的提高,所以优选。进而,由于能够维持上述电阻器层的厚度,所以能够提高耐迁移性。
另外,在本发明中,上述粘合剂树脂优选具有乙炔末端聚异醯亚胺低聚物而构成。由此,可以提高玻璃化温度,可以提高耐热性。
上述电阻器层具有热固化性的粘合剂树脂和碳粉,上述电阻器层的粘合剂树脂优选与上述电极层中含有的粘合剂树脂为同种。可以进一步适当提高上述电阻器层和上述电极层之间的密接性。
本发明的电子器件的制造方法的特征在于,具有以下的工序。
(a)在转印板上形成电阻器层的工序;
(b)使在溶剂内至少混合热固化性的粘合剂树脂、和具有以银作为 主成分的复合粉的膏状的电极层形成在上述电阻器层上的工序,其中复合粉含有银与氧化铋或者含有银、氧化铋以及碳;
(c)对上述电极层实施热处理且在除去上述溶剂的同时使上述粘合剂树脂热固化的工序;
(d)在形成了支承上述电极层以及电阻器层的基板之后剥离上述转印板的工序。
在本发明中,就上述(c)工序而言,在进行用于使膏状的上述电极层的粘合剂树脂热固化的热处理时,上述复合粉与银粉相比难以熔融,可以适当抑制上述粘合剂树脂的分解。因此,可以适当抑制在上述电极层和上述电阻器层之间产生由分解导致的间隙、或上述电极层侵蚀上述电阻器层的现象。
由此,就上述(d)工序而言,在剥离上述转印板时,可以将上述转印板从电阻器层适当剥离,可以抑制所谓像以往那样上述电阻器层与上述转印板一起被剥离的不良情况。如此,在本发明中,可以以简单的制造方法稳定地制造转印型基板。
在本发明中,优选在上述(a)工序中,使在溶剂内至少混合热固化性的粘合剂树脂、和碳粉而成的膏状的电阻器层形成在上述转印板上,使上述膏状的电阻器层干燥,
通过上述(c)工序中的热处理,使上述电阻器层的粘合剂树脂与上述电极层的粘合剂树脂一起热固化。在本发明中,即便可以用相同的烧成工序使上述电阻器层的粘合剂树脂和上述电极层的粘合剂树脂热固化,也能够适当抑制上述复合粉的熔融,此外,这样通过利用相同的烧成工序使上述电阻器层的粘合剂树脂和上述电极层的粘合剂树脂热固化,可以使制造工序更容易进行。
另外,在本发明中,使用与在上述电极层中混合的粘合剂树脂同种的树脂作为上述电阻器层的粘合剂树脂,这可以提高上述电极层和电阻器层之间的密接性,并且使制造工序更容易进行,所以优选。
本发明的电子器件的特征在于,其构成为具有已被层叠的电极层和电阻器层、和支承上述电极层以及上述电阻器层的基板,上述电极层具有热固化性的粘合剂树脂、和在上述粘合剂树脂内分散的导电性粒子,上述导电性粒子含有具有作为主成分的银和氧化铋、或氧化铋以及碳而成的复合粉。
上述复合粉与银粉相比,在用于使粘合剂树脂固化的烧成温度下难以熔融(或者不熔)。因此,与以往相比,可以适当抑制由上述熔融导致的发热,其结果,可以抑制上述粘合剂树脂等的分解。由此,与以往相比,不会在上述电极层和上述电阻器层之间产生由分解导致的间隙,另外,上述电极层不会侵蚀上述电阻器层,所以可以适当提高上述电阻器层和电极层之间的密接性,并且可以使上述电阻器层以及电极层的膜强度提高。
因此,本发明的电子器件,在作为滑动子在电阻器层上滑动的基板时,成为滑动特性出色的高寿命的基板。另外,当将本发明的电子器件作为转印型基板进行制造时,在剥离转印板时,上述电阻器层不会与上述转印板一起被剥离,可以稳定地制造转印型基板。
附图说明
图1是表示本实施方式的电阻基板的立体图。
图2是上述电阻基板的俯视图。
图3是图2的III-III线的剖视图。
图4是表示电阻基板的制造方法的图,是在转印板上层叠有电阻器层和电极层的状态的剖视图。
图5是在图4以后进行的工序图,是表示形成基板的工序的剖视图。
图6是在图5以后进行的工序图,是表示剥离转印板的工序的剖视图。
图7是表示在实验中使用的电阻器层以及电极层的层叠状态的剖视图。
图8是表示就在电阻器层上形成了含有银粉的电极层的比较例而言,仅仅是电阻器层部分的膜厚、层叠有上述电阻器层和电极层的部分的膜厚的曲线图。
图9是表示就在电阻器层上形成了含有由银、氧化铋以及碳构成的复合粉的电极层的实施例而言,仅仅是电阻器层部分的膜厚、层叠有上述电阻器层和电极层的部分的膜厚的曲线图。
图10是从正上方观察比较例的电阻器层和电极层的交界处附近(图7 所示的箭头附近)的SEM照片。
图11是表示在390℃下对银粉烧成2小时的状态的烧成后的SEM照片(比较例)。
图12是表示在390℃下对由银、氧化铋以及碳构成的复合粉烧成2小时的状态的烧成后的SEM照片(实施例)。
图13是表示就在图9的实验中使用的实施例而言,从图7所示的状态制造转印型基板,以规定条件进行压力锅试验(PCT)时的经过时间与电阻器层的表面硬度(动态硬度)的关系的曲线图。
图14是表示就在图8的实验中使用的比较例而言,从图7所示的状态制造转印型基板,以规定条件进行压力锅试验(PCT)时的经过时间与电阻器层的表面硬度(动态硬度)的关系的曲线图。
图15是表示就在图9的实验中使用的实施例而言,从图7所示的状态制造转印型基板,以规定条件进行热冲击时的循环数与电阻器层的表面硬度(动态硬度)的关系的曲线图。
图16是表示就在图8的实验中使用的比较例而言,从图7所示的状态制造转印型基板,以规定条件进行热冲击时的循环数与电阻器层的表面硬度(动态硬度)的关系的曲线图。
图17是表示使用实施例以及比较例的转印型基板进行水淹式迁移试验时的经过时间和绝缘电阻的关系的曲线图。
图18是相对于实施例以及比较例的电极膏的TG-DTA曲线。
图中:1-电阻基板(电子器件),2-成形基板,2b-表面,3-共用电极图案,4-电阻检测图案,5-电极辅助图案,3a、4a、5a-引出图案,5b-连接图案,6a、6b、6c-端子,21-电阻器层,21a-表面,22-电极层,30-转印板。
具体实施方式
图1是表示作为本实施方式用于可变电阻器的电阻基板(电子器件)的立体图,图2是上述电阻基板的俯视图,图3是图2的III-III线的剖视图。
该电阻基板1具有由环氧树脂等形成的绝缘性的成形基板2。在该成形基板2的中央形成有安装了转子的圆形开口部2a。另外,在成形基板2 的表面2b上形成有共用电极图案3、电阻检测图案4、电极辅助图案5,这些主要部分形成为以上述开口部2a的中心为同心圆的环状图案。在共用电极图案3上连接引出图案3a,其延伸至成形基板2的侧缘部2c,与电阻检测图案4连接的引出图案4a和与电极辅助图案5连接的引出图案5a也延伸至上述侧缘部2c。
由导电性金属材料形成的端子6a、6b、6c从成形基板2的上述侧缘部2c突出,端子6a与上述引出端子3a重叠并被导通,端子6a和端子6c与引出图案4a和5a重叠并分别被导通。
另外,上述电阻检测图案4和电极辅助图案5在连接图案5b中相互串联连接。其中,上述电极辅助图案5是连接电阻检测图案4的一端和端子6c的围绕图案。
图3表示用图2的II-II线切断的截面,在其上有电阻检测图案4的一部分及其引出图案4a、和上述电极辅助图案5的一部分出现。如图3所示,各图案具有仅由电阻器层21形成的区域、和在上述电阻器层21的基板内方侧层叠有电极层22的区域。
在图2中,向仅由电阻器层21形成的区域附上点进行显示,在层叠有电阻器层21和电极层22的区域附上影线进行显示。上述共用电极图案3及其引出图案3a在其整个区域均层叠有电阻器层21和电极层22。在上述电阻检测图案4中,角度θ的范围仅由电阻器层21形成,其两端部以及引出图案4a层叠有电阻器层21和电极层22。另外,电极辅助图案5在包括引出图案5a以及连接图案5b的整个区域层叠有电阻器层21和电极层22。
即,就上述电阻检测图案4的角度θ的范围而言,为了检测与滑动子的滑动位置相对应的电阻值的变化而仅由电阻器层21形成,但除其以外的图案是由电极层22形成的,并且按照不使该电极层22在表面2b露出的方式用电阻器层21进行覆盖。
上述端子6a、6b、6c被埋设在成形基板2内,利用上述引出图案3a、4a、5a,在形成于基板内侧的上述电极层22,各上述端子6a、6b、6c例如借助银的粘接层(未图示)被接合。
在上述开口部2a上安装转子(未图示),在该转子上安装的导电性 滑动子(未图示)以使上述共用电极图案3的表面和电阻检测图案4的表面导通的状态进行滑动。其结果,可以在端子6a和端子6b之间、以及端子6a和端子6c之间,检测出与滑动子的滑动位置相对应的电阻变化。
在本实施方式中,上述电极层22具有热固化性的粘合剂树脂、和在上述粘合剂树脂内分散的导电性粒子,在上述导电性粒子中使用具有作为主成分的银和氧化铋、或氧化铋以及碳而成的复合粉。在这里,所谓“复合粉”,与单纯地混合有银粉和氧化铋粉那样的“混合粉”或由多种金属熔合而成的“合金”不同,当取出一个粒子时,在该粒子中含有银和氧化铋、或者含有银和氧化铋以及碳。
可以是由银和氧化铋构成的复合粉,更优选的是全部含有银、氧化铋以及碳的复合粉。例如,作为主成分的Ag的含量为79at%(原子%)左右,氧化铋(Bi2O3)的含量为16at%左右,碳的含量为5at%左右。
其中,在上述电极层22中,除了上述复合粉之外,还可以含有上述复合粉以外的导电性粒子。上述导电性粒子优选在上述电极层22中含有5~50体积%。如果上述导电性粒子小于5体积%,则上述电极层22的电阻率增大,与电阻器层21相比,无法充分降低电阻率。另外,如果上述导电性粒子大于50体积%,上述粘合剂树脂的体积比率变得过小,膜强度降低,所以不优选。因此,上述导电性粒子优选含有5~50体积%。
上述粘合剂树脂是从聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂等热固化性树脂选择的,但从可以提高玻璃化温度(Tg)、提高耐热性的角度来看,优选含有乙炔末端聚异醯亚胺低聚物。
关于上述电极层22,是将在溶剂中混合上述粘合剂树脂以及导电性粒子等而成的导电性膏网板印刷成规定的图案形状,通过热处理工序除去上述溶剂,同时使上述粘合剂树脂发生热固化而得到。
上述电阻器层21是在热固化性树脂的内部分散有作为导电粉的碳粉而成的。上述碳粉是炭黑、石墨、碳纤维、碳珠、碳纳米管等,没有特别限定。
构成上述电阻器层21的粘合剂树脂,与构成上述电极层22的粘合剂树脂一样,例如是从聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂等热固化性树脂中选择的。
上述电阻器层21的粘合剂树脂和上述电极层22的粘合剂树脂是同种,因为使上述电阻器层21和上述电极层22之间的密接性提高,所以优选。在这里,所谓“同种”,不仅是指为相同树脂的情况,还包括上述树脂的衍生物。另外,与上述电极层22的粘合剂树脂一样,从可以提高玻璃化温度(Tg)、提高耐热性的角度来看,上述电阻器层21的粘合剂树脂中也优选含有乙炔末端聚异醯亚胺低聚物。
另外,上述电阻器层21的电阻率与上述电极层22的电阻率相比,充分增大。
关于上述电阻器层21,是将在溶剂中混合上述粘合剂树脂以及碳粉等而成的电阻膏网板印刷成规定的图案形状,通过热处理工序除去上述溶剂,同时使上述粘合剂树脂发生热固化而得到。
其中,上述电阻器层21中含有的导电性粒子可以是碳粉以外的物质,但从能够形成电稳定性出色、而且难以腐蚀等耐环境性也出色的电阻器层21的角度出发,优选上述碳粉。
如图3所示,上述电阻器层21以及上述电极层22被埋设于上述成形基板2内,并且上述电阻器层21的表面21a与上述成形基板2的表面2b显现在同一面上。图3所示的电阻基板1是在后述的制造方法中说明的转印型电阻基板,上述电阻器层21的表面21a形成为镜面。由此,上述电阻基板1具有出色的滑动特性,可以获得高寿命。
在本实施方式中,上述电极层22中含有的导电性粒子是具有作为主成分的银和氧化铋、或氧化铋以及碳而成的复合粉。上述复合粉与银粉相比,在用于使粘合剂树脂固化的烧成温度下难以熔融(或者不熔)。
由此,可以适当抑制由上述熔融导致的发热,其结果,可以抑制上述粘合剂树脂或碳粉等的分解。
因此,与以往相比,上述电极层22不会侵入到上述电阻器层21内,可以适当提高上述电极层22和上述电阻器层21之间的密接性,同时与以往相比能够进一步提高上述电极层22和电阻器层21的膜强度。
通过上述密接性的提高,可以适当防止以下事态,即:在转印型电阻基板的制造过程中,当剥离转印板时上述电阻器层21与上述转印板一起被剥离。
另外,通过上述密接性以及膜强度的提高,即便使滑动子在上述电阻基板1的电阻器层21上反复滑动,也不难以发生磨耗,另外,上述电阻器层21在使用时也不会从电阻基板1上剥离,可以成为滑动特性出色的电阻基板1。而且,能够抑制上述电极层22向上述电阻器层21内的侵入,由此也可以提高耐迁移性。
接着,对上述电阻基板1的制造方法进行说明。其中,在该说明书中,“膏”是指粘合剂树脂未发生热固化的状态。
首先,在第一溶剂中溶解第一粘合剂树脂,生成向其中混合有例如炭黑和碳纤维(平均粒径3~30μm的碳纤维粉碎粉)得到的电阻膏。上述第一粘合剂树脂为30~95体积%左右,炭黑以及碳纤维合计起来为5~70体积%左右(除外溶剂的第一粘合剂树脂、炭黑、碳纤维总计为100体积%)。
例如,准备由黄铜板形成的转印板30(参照图4)。对上述转印板30的表面实施镜面加工。
对上述转印板30的表面,使用对电阻器层21的图案形状(由图2的点和影线双方表示的所有图案)进行制版的不锈钢制掩模,向上述转印板30的表面网板印刷膏状的上述电阻器层21。
在印刷之后,使用干燥炉,在100~250℃下将上述已网板印刷的膏状的电阻器层21干燥10~60分钟,使上述第一溶剂蒸发而将其除去。其中,干燥工序的一部分(完全干燥)可以与后来的针对膏状电极层22的干燥以相同工序进行。
接着,通过网板印刷在上述电阻器层21上形成膏状的电极层22的图案。
电极膏是在第二溶剂中混合了第二粘合剂树脂、以及具有作为主成分的银和氧化铋、或氧化铋以及碳的复合粉等导电性粒子的物质。上述第二粘合剂树脂为50~95体积%左右,导电性粒子为5~50体积%左右(除了溶剂之外的第二粘合剂树脂、炭黑、碳纤维总计为100体积%)。
用对在图2中以影线表示的区域的图案进行制版的掩模,覆盖上述转印板30和电阻器层21,在已干燥的上述电阻器层21的表面形成膏状的电极层22的图案。
在印刷之后,使用干燥炉,在100~260℃下将上述已网板印刷的膏状的电极层22干燥10~60分钟,使上述第二溶剂蒸发而将其除去。
接着,在烧成炉中,以400℃左右的烧成温度加热1~2小时,使上述第一粘合剂树脂和第二粘合剂树脂同时热固化。由此,上述电阻器层21成为在已热固化的粘合剂树脂中分散有碳粉的膜结构,上述电极层22成为在已热固化的粘合剂树脂中分散有复合粉的膜结构。
在这里,第一溶剂以及第二溶剂可以使用乙酸卡必醇酯、甲基卡必醇、乙基卡必醇、丁基卡必醇、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、甲基三乙二醇二甲醚等。
另外,之所以优选第一粘合剂树脂以及第二粘合剂树脂为同种,是因为可以使上述第一粘合剂树脂以及第二粘合剂树脂的固化温度为相同或接近的温度,能以相同的烧成工序使上述第一粘合剂树脂以及第二粘合剂树脂热固化,所以优选。如果上述第一粘合剂树脂和第二粘合剂树脂的固化温度有很大差异,为了使两者适当热固化,需要分开控制针对电阻器层21的烧成温度和针对膏状的电极层22的烧成温度,制造工序繁琐。因此,优选使第一粘合剂树脂以及第二粘合剂树脂为同种,以相同的烧成工序使上述第一粘合剂树脂以及第二粘合剂树脂热固化。另外,通过使上述第一粘合剂树脂和第二粘合剂树脂为同种,可以提高密接性。关于上述第一粘合剂树脂和第二粘合剂树脂,可以选择聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂等热固化性树脂,但并不限于这些。其中,从可以提高玻璃化温度(Tg)、提高耐热性的角度来看,优选上述粘合剂树脂中含有乙炔末端聚异醯亚胺低聚物。
在上述电极层22中含有的具有银和氧化铋、或氧化铋以及碳而成的复合粉的熔融温度,比上述粘合剂树脂的固化温度高。
本实施方式中的基于上述复合粉的电极膏,如后述的实施例的实验结果所示,在440℃左右具有熔融峰,所以即便通过400℃左右的热处理也难以熔融。或者不熔。聚酰亚胺树脂的固化温度为300℃~380℃左右,双马来酰亚胺树脂的固化温度为350℃左右,乙炔末端聚异醯亚胺低聚物的固化温度为300℃~400℃左右,所以即便是在各热固化性树脂的固化温度下实施热处理,也能够适当抑制上述复合粉的熔融。
其中,聚酰亚胺树脂的玻璃化温度Tg为300℃左右,双马来酰亚胺树脂的玻璃化温度Tg为250℃~300℃左右,上述第一粘合剂树脂和第二粘合剂树脂的玻璃化温度Tg为300℃~350℃左右。
接着,在图4的工序中,在各引出图案3a、4a、5a的部分的上述电极层22的表面形成未图示的端子粘接层(导电性粘接层)。
在该工序中,通过网板印刷在上述电极层22的表面形成膏状的端子粘接层。例如,膏状的上述端子粘接层是在由乙酸卡必醇酯等构成的溶剂混合有20体积%的银粉、作为固化剂的20体积%的酚醛树脂和胺化合物、和作为主剂的60体积%的环氧树脂而成(其中,除了溶剂之外总计为100体积%)。此外,在干燥炉中,于80℃下使其干燥10分钟,使端子粘接层内的溶剂蒸发而将其除去。
接着,如图5所示,用模具40覆盖在上述转印板30上。此时,在引出图案3a、4a、5a的电极层22的表面隔着膏状的上述端子粘接层设置端子6a、6b、6c。此外,向上述模具40的空腔41内注入熔融状态的环氧树脂成形材料。
模具40的温度为160℃~200℃,通过该模具的热,作为上述端子粘接层的固化剂的酚醛树脂以及胺化合物与作为主剂的环氧树脂发生热固化,端子6a、6b、6c在引出图案3a、4a、5a处隔着上述端子粘接层与电极层22粘接。
另外,上述环氧树脂成形材料发生固化而形成成形基板2。此外,从模具40中拔出,如图6所示,从上述成形基板2剥离转印板30,由此完成上述电阻基板1。
在本实施方式的制造方法中,可以以简单的制造方法稳定地制造转印型基板。即,以前,通过烧成工序,上述电极层22会侵蚀上述电阻器层21,由此,在上述电极层22和上述电阻器层21之间产生由热分解导致的间隙,密接性降低。由此,当从电阻基板1剥离如图6所示的上述转印板30时,上述转印板30和上述电阻器层21之间的密接力与上述电极层22和上述电阻器层21之间的密接力相比增强,所以上述电阻器层21容易与上述转印板30一起被剥离,但在本实施方式中,可以适当抑制上述电极层22向上述电阻器层21内的侵蚀现象,所以与以往相比,上述电阻器层 21和上述电极层22之间的密接性未降低,所以上述电极层22与上述电阻器层21之间的密接力与上述转印板30和上述电阻器层21之间的密接力相比能够增强。
因此,当从电阻基板1剥离上述转印板30时,可以适当仅将上述转印板30从上述电阻基板1剥离,可以适当防止上述电阻器层21与上述转印板30一起被剥离。
由于上述转印板30的表面被实施了镜面加工,所以直接形成在上述转印板30的表面的上述电阻器层21的面(滑动面)也形成为镜面,可以适当且容易地制造滑动特性出色的电阻基板1。
关于以往的电极层的侵蚀现象,是电极层侵蚀电阻器层的厚度而向表面露出的情况,或由于至少局部形成膜厚薄的部分,所以使耐迁移性能劣化,但在实施方式中,由于没有该侵蚀现象,电阻器层的膜厚未发生变化,所以耐迁移性大幅度提高。
另外,在本实施方式中,可以在相同的烧成工序时使构成电阻器层21的粘合剂树脂和构成电极层22的粘合剂树脂同时热固化,所以可以使制造工序容易化。
作为其他实施方式,例如可以提示在基板的平坦表面网板印刷·烧成电极层和电阻器层而层叠形成为规定的图案形状的结构。在这一情况下,由于并非将电极层以及电阻器层转印到基板侧,所以在剥离转印板时,原本不会发生上述电阻器层与上述转印板一起被剥离的不良情况,但由于在上述电极层和电阻器层之间未发生由热分解导致的间隙,所以可以适当提高密接性、以及电极层和电阻器层的膜强度,所以即便在上述的其他实施方式中,也可以形成滑动特性出色、高寿命、耐迁移性出色的电阻基板。
另外,也不排除反过来层叠电阻器层和电极层的结构。
其中,本发明的电阻基板1除了如图1和图2所示的旋转式可变电阻器用之外,还可以用于直线滑动的滑动式可变电阻器、其他电阻传感器等。再有,也可以使基板(绝缘基板)支承将电阻器层作为保护层(外涂层(overcoat))层叠于作为导电层的电极层之上而构成的梳齿状软线图案。该情况下,可以将本发明应用于译码器基板。
实施例
如图7所示,在实施例以及比较例中,分别形成在基板(转印板)上形成电阻器层、在上述电阻器层上形成有电极层的结构。
首先,在比较例中,由粘合剂树脂和银粉形成上述电极层;在实施例中,由粘合剂树脂、和由作为主成分的银、氧化铋以及碳构成的复合粉形成上述电极层。其中,实施例以及比较例中的电阻器层相同,是由粘合剂树脂和碳粉形成的。
首先,用于比较例的电极层的粘合剂树脂是乙炔末端聚异醯亚胺低聚物,上述银粉被放入30体积%左右,粘合剂树脂被放入70体积%左右。
另一方面,同样地,用于实施例的电极层的粘合剂树脂也是乙炔末端聚醯亚胺低聚物,上述复合粉在电极层中为30体积%左右,粘合剂树脂为70体积%左右。
上述复合粉含有作为主成分的银为79at%(原子%)左右,含有氧化铋(Bi2O3)为16at%左右,含有碳为5at%左右。其中,在本实施例中,作为上述复合粉,使用昭荣化学工业(株)公司制的贵金属粉末AG-522。
相对于实施例以及比较例,首先利用网板印刷在转印板上形成电阻器层,在260℃下进行30分钟的干燥,使溶剂蒸发。接着,在上述电阻器层上用相同的网板印刷形成膏状的电极层,对实施例以及比较例均在260℃下进行30分钟的干燥,使溶剂蒸发,然后在390℃下进行90分钟的烧成,使粘合剂树脂热固化。此外,用表面粗糙度测量仪分别测定实施例以及比较例中的仅为上述电阻器层的部分的膜厚、和上述电极层和电阻器层重叠的部分的膜厚。将其实验结果示于图8和图9。横轴是上述电阻器层以及电极层的宽度方向的尺寸,纵轴是膜厚。图8是比较例的实验结果,图9是实施例的实验结果。
在图8所示的比较例的实验结果中,存在:与仅是电阻器层的部分的膜厚相比,层叠有电极层和电阻器层的部分的膜厚变得更薄的场所,由此,可知在比较例中,电极层侵蚀了电阻器层。
另一方面,在图9所示的实施例中,未看到上述电极层向上述电阻器层的侵蚀。其中,针对实施例,按照确认涂膜的附着性的横切法(以JISk5600-5-6为基准)进行粘合带剥离试验,结果发现上述电阻器层和电极层之间的密接性良好。该实验是以1mm的间隔在涂膜的表面切纵向以 及横向的切口(横切),在该部分贴附透明胶带,急剧拉扯下该胶带,确认涂膜的密接性。
接着,图10是从正上方观察上述的比较例的电阻器层和电极层的交界处附近(图7所示的箭头附近)的SEM(扫描型电子显微镜)照片。
在图10的左侧显现的浅黑色场所是电阻器层的表面,右侧显现的白色场所是电极层的表面。
如图10所示,多见陷落的场所,特别是在交界处附近,上述电阻器层的表面与电极层的表面相比更是存在于跟前侧(较高的位置)。另外,从位于右侧的电极层的表面处处显现出电阻器层的表面,可知上述电极层并未完全覆盖上述电阻器层的表面。
接着,在390℃下分别对银粉(比较例)、和含有Ag为79at%左右、氧化铋(Bi2O3)为16at%左右、碳为5at%左右的复合粉(实施例)进行2小时的烧成,烧成后的状态的SEM照片为图11以及图12。图11是比较例的SEM照片,图12是实施例的SEM照片。图11和图12是以相同倍率拍摄的SEM照片。
在图11所示的比较例中,可见大量由熔融的银粉彼此积聚形成的块状结构,另外,还形成有大量的空孔。另一方面,在图12所示的实施例中,复合粉几乎未熔融,维持着细小的粒子状。
接着,用图5所示的模具40覆盖在图8、图9的实验中使用的如图7所示的基板(转印板),向上述模具40的空腔41内注入熔融状态的环氧树脂,形成成形基板2,除去上述基板(转印板),制造转印型电阻基板。转印型电阻基板的形状与图1至图3所示的形状相同。
使用实施例以及比较例的各转印型电阻基板,在高压下进行加热和加湿的压力锅试验(PCT)中,测定在电极层上层叠的电阻器层的表面硬度。条件为气压0.2MPa、温度121℃、湿度100%,进行270小时。
在实验中,使测定载荷为80gf、120gf,测定表面的动态硬度。在这里,动态硬度是指当使金刚石的压头解除试样表面,施加极微小的力按压压头时,测量按压载荷和压头的按压深度,从两者的关系算出硬度而得到。用于测定的装置是岛津制作所制的DUH-201。
图13是表示实施例的经过时间和动态硬度的关系的曲线图。另一方 面,图14是表示比较例的经过时间和动态硬度的关系的曲线图。
在图13的实施例中,动态硬度直至第270小时也没有什么变化。另一方面,在图14的比较例中,在100小时上述动态硬度降低,特别是与实施例相比,仅能得到小的硬度。
接着,使用实施例以及比较例的各转印型电阻基板,在低温状态和高温状态交替反复的热冲击试验中,测定在电极层上层叠的电阻器层的表面硬度。条件是以自-40℃向148℃的升温,以及自148℃向-40℃的降温为一个循环,进行该循环164次。
在实验中,使测定载荷为80gf、120gf,测定表面硬度(动态硬度)。
图15是表示实施例的循环数和动态硬度的关系的曲线图。另一方面,图16是表示比较例的循环数和动态硬度的关系的曲线图。
如图15以及图16所示,实施例与比较例相比可以得到更高的动态硬度。
关于图13~图16的实验结果,之所以实施例与比较例相比可以得到更高的硬度,是因为电极层向电阻器层内的侵入与比较例相比受到进一步的抑制。
接着,使用上述转印型电阻基板,进行水淹式迁移试验。
关于试验条件,分别将实施例以及比较例的转印型电阻基板浸入到纯水(电导率-0.06×10-4S/m),向端子间(图2中的端子6a和端子6c之间)施加5V的外加电压,测定此时的绝缘电阻。将其结果示于图17。
如图17所示,对于实施例以及比较例而言,随着时间的经过,绝缘电阻有所降低,但在比较例中为约4小时,绝缘电阻大大降低,与此相对,实施例中为约12小时,保持高绝缘电阻,与比较例相比,实施例的耐迁移性更出色。认为这是因为:与比较例相比,实施例更能抑制电极层向电阻器层内的侵入,将电阻器层的膜厚保持为较厚的膜厚。
图18是实施例以及比较例的针对电极膏的TG-DTA(热重量-示差热分析)的实验结果。TG-DTA测定器使用SII净完美公司制的TG/DTA6200。
另外,实验中使用的实施例以及比较例的电极膏与在图8、图9的实验中使用的电极膏相同。
如图18所示,关于比较例的由银粉制成的电极膏,从DTA曲线以及TG曲线可见在约380℃左右具有熔融峰,同时有重量减少。
另外,如图18所示,关于实施例的由复合粉制成的电极膏,从DTA曲线以及TG曲线可见在约440℃左右具有熔融峰,同时有重量减少。
关于实验所示的熔融峰,在实施例中相当于复合粉的熔融峰,在比较例中相当于银粉的熔融峰。
由此可知,实施例的复合粉即便通过400℃左右的热处理也难以熔融或不熔。另外,粘合剂树脂的热固化温度高,为400℃左右(使用了乙炔末端聚醯亚胺低聚物时),所以即便以固化温度实施热处理,也可以适当抑制上述复合粉的熔融。
Claims (8)
1.一种电子器件,其构成为具有:已被层叠的电极层以及电阻器层、和对所述电极层以及所述电阻器层进行支承的基板,
所述电极层具有热固化性的粘合剂树脂和在所述粘合剂树脂内分散的导电性粒子,
所述导电性粒子含有银作为主成分的复合粉,其中复合粉含有银和氧化铋、或者含有银、氧化铋以及碳,
该复合粉并非是单纯地混合了多种粒子而构成的,在所述复合粉中,每个粒子都含有银和氧化铋、或者含有银、氧化铋以及碳。
2.如权利要求1所述的电子器件,其中,
所述电极层以及所述电阻器层被埋设在所述基板内,所述电阻器层的表面与所述基板的表面显现于同一面。
3.如权利要求1所述的电子器件,其中,
所述粘合剂树脂构成为具有乙炔末端聚异醯亚胺低聚物。
4.如权利要求2所述的电子器件,其中,
所述粘合剂树脂构成为具有乙炔末端聚异醯亚胺低聚物。
5.如权利要求1~4中任意一项所述的电子器件,其中,
所述电阻器层具有热固化性的粘合剂树脂和碳粉,所述电阻器层的粘合剂树脂与所述电极层中所含有的粘合剂树脂为同种。
6.一种电子器件的制造方法,其中具有以下的工序:
(a)在转印板上形成电阻器层的工序;
(b)在所述电阻器层上形成膏状的电极层的工序,其中电极层是在溶剂内至少混合热固化性的粘合剂树脂、和以银为主成分的复合粉,其中,复合粉含有银与氧化铋或者含有银、氧化铋以及碳;
(c)对所述电极层实施热处理,除去所述溶剂,而且使所述粘合剂树脂热固化的工序;和
(d)在形成了支承所述电极层以及电阻器层的基板之后剥离所述转印板的工序,
该复合粉并非是单纯地混合了多种粒子而构成的,在所述复合粉中,每个粒子都含有银和氧化铋、或者含有银、氧化铋以及碳。
7.如权利要求6所述的电子器件的制造方法,其中,
在所述(a)工序中,使在溶剂内至少混合热固化性的粘合剂树脂、和碳粉而成的膏状的电阻器层形成在所述转印板上,使所述膏状的电阻器层干燥,
通过所述(c)工序中的热处理,使所述电阻器层的粘合剂树脂与所述电极层的粘合剂树脂一起热固化。
8.如权利要求7所述的电子器件的制造方法,其中,
使用与在所述电极层中混合的粘合剂树脂同种的树脂作为所述电阻器层的粘合剂树脂。
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