CN103392212A

CN103392212A - 片式电阻器及其制造方法

Info

Publication number: CN103392212A
Application number: CN2012800101567A
Authority: CN
Inventors: 大林孝志; 白石诚吾; 酒井和范
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2032-02-14
Also published as: JPWO2012114673A1; CN103392212B; JP5360330B2; US9245672B2; US20130321121A1; WO2012114673A1

Abstract

本发明的目的在于提供一种在硫化气体氛围中也不会断线、不会在表面析出硫化银的片式电阻器及其制造方法。本发明的片式电阻器具备：电阻层，其设于基板的上表面；第1上面电极层，其设置成与电阻层的两端部电连接；和第2上面电极层，其设于第1上面电极层上，保护75重量%以上85重量%以下且平均粒径为0.3μm～2μm之间的银粒子、1重量%以上且10重量%以下的碳、以及树脂。

Description

片式电阻器及其制造方法

技术领域

本发明涉及各种电子设备所使用的片式电阻器及其制造方法。

背景技术

作为以往的片式电阻器（chip resistor），已知有专利文献1所公开的片式电阻器。

以下，参照附图对以往的片式电阻器及其制造方法进行说明。

图1表示以往的片式电阻器的剖视图（专利文献1）。该电阻器具有绝缘基板1、电阻层3和上面电极层2。电阻层3设于绝缘基板1的上表面。上面电极层2在绝缘基板1的上表面以与电阻层3接触的方式设于电阻层3的左右两端部。另外，在电阻层3为了修正电阻值而设有调整槽4。图1的电阻器还具有保护层5、侧面电极层6、镀镍层7以及镀焊锡层8。保护层5以覆盖电阻层3的方式设置。侧面电极层6设于绝缘基板1的侧面，与上面电极层2电连接。镀镍层7以及镀焊锡层8设于所述上面电极层2以及侧面电极层6的表面。

在先技术文献

专利文献1：日本特开昭56-148804号公报

专利文献2：日本特开2002-184602号公报

专利文献3：日本特开2004-259864号公报

专利文献4：日本特开2004-288956号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在上述的以往的片式电阻器的结构中，在保护层5和镀焊锡层8以及镀镍层7的边界，在将片式电阻器钎焊安装于电子设备的印制基板时，存在由于钎焊时的热应力等产生间隙的情况。并且，在将安装有该片式电阻器的电子设备在温泉地等含有硫化气体、并且高湿度的氛围中使用的情况下，硫化气体会从该间隙进入，会与上面电极层2反应而形成硫化银。并且，具有如下问题：因为该硫化银具有生长性，所以会在保护层5的上表面以及镀层上持续析出，由此会在片式电阻器的上面电极层2的边界部引起断线。

为了解决该问题，当使上面电极层2为银钯合金电极时，虽然到断线为止的时间会变长，但是并不完善。另外，当使上面电极层2为金电极时，虽然不会断线，但是为了做成预定的电阻值而进行调整时，会因检查而损伤金电极。进一步，存在进行了钎焊时金会被焊锡溶蚀而断线的问题。

因此，也有如日本特开2002-184602号公报那样在第2上面电极层使用镍系树脂的办法，但是在该情况下，存在如下问题：在识别侧面电极镀敷的镍层是否附着时，因为是相同材料系，所以难以进行识别。

另外，可以如日本特开2004-259864号公报那样在第2上面电极层使用碳系导电材料，或者使用如日本特开2004-288956号公报的侧面电极层所使用的含有银和碳的材料。但是，这些材料用碳确保导电性，银量少，所以虽然侧面电极层的镀镍层会附着，但是因为镀镍层的贴合力弱，因此具有后续工序中和/或因热应力而容易剥离的问题。

本发明是解决了以往的上述问题的发明，其目的在于提供一种在硫化气体氛围中也不会断线、不会在表面析出硫化银的片式电阻器。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明的片式电阻器具备：基板，其具有上表面；电阻层，其设于所述基板的上表面；第1上面电极层，其在所述基板的上表面且所述电阻层的两端部设置为与所述电阻层电连接；和第2上面电极层，其设于所述第1上面电极层之上。第2上面电极层包含75重量%以上85重量%以下且平均粒径在0.3μm～2μm之间的银粒子、1重量%以上且10重量%以下的碳、以及树脂。

发明的效果

本发明能够提供一种在硫化气体氛围中也不会断线、不会在表面析出硫化银的片式电阻器。

附图说明

图1是以往的片式电阻器的剖视图。

图2是本发明实施方式的片式电阻器的立体图。

图3是本发明实施方式的片式电阻器的图2的I-I剖面的剖视图。

图4A是表示本发明实施方式的片式电阻器的制造方法、表示第1上面电极层形成后的图。

图4B是表示本发明实施方式的片式电阻器的制造方法、表示电阻层形成后的图。

图4C是表示本发明实施方式的片式电阻器的制造方法、表示调整槽形成后的图。

图5A是表示本发明实施方式的片式电阻器的制造方法、表示第2上面电极层形成后的图。

图5B是表示本发明实施方式的片式电阻器的制造方法、表示保护层形成后的图。

图6A是表示本发明实施方式的片式电阻器的制造方法、表示沿着横向分割槽将基板分割为长条状后的图。

图6B是表示本发明实施方式的片式电阻器的制造方法、表示侧面电极层形成后的图。

图6C是表示本发明实施方式的片式电阻器的制造方法、表示沿着纵向分割槽分割基板后的图。

图7是表示以往的银电极的硫化银的状态的图。

图8是表示本发明的银-碳电极的硫化银的状态的图。

标号说明

1绝缘基板；2上面电极层；3电阻层；4调整槽；5保护层；6侧面电极层；7镀镍层；8镀焊锡层；31基板；32第1上面电极层；33电阻层；34第2上面电极层；35保护层；36侧面电极层；37镀镍层；38镀焊锡层；39调整槽；41a分割槽；41b分割槽；42基板；43第1上面电极层；44电阻层；45调整槽；46第2上面电极层；47保护层；48长条状基板；50单片状基板；101银粒子；102硫化银；103碳粒子。

具体实施方式

以下使用附图对本发明的实施方式进行说明。图2是本实施方式的片式电阻器100的立体图。本实施方式的片式电阻器是方形。图3是将电阻器100以图2的I-I切断时的剖视图。

如图2、图3所示，本实施方式的电阻器100具有基板31、电阻层33、第1上面电极层32和第2上面电极层34。基板31是绝缘基板。电阻层33设于基板31的上表面。第1上面电极层32在基板31的上表面以与电阻层33接触的方式设于电阻层33的左右两端部。第2上面电极层34设于第1上面电极层上。另外，在电阻层33为了修正电阻值而设有调整槽39。

本实施方式的电阻器100还具有保护层35、侧面电极层36、镀镍层37以及镀焊锡层38。保护层35设为覆盖电阻层33和第2上面电极层34的一部分。侧面电极层36设于基板31的侧面，与第2上面电极层34电连接。镀镍层37设于所述第2上面电极层34以及侧面电极层36的表面。镀焊锡层38设于镀镍层37的表面。此外，以下也将镀镍层37以及镀焊锡层38统称为镀层。

第2上面电极层34包含银粒子、碳和树脂。银的组成为75重量%以上且85重量%以下。碳的组成为1重量%以上且10重量%以下。另外，银粒子的平均粒径为0.3μm以上且2μm以下。

本实施方式的电阻器100因为在第2上面电极层34含有最佳量的银，所以侧面电极层36与镀镍层37和银之间的贴合性好，不会剥离。

图7是表示以往的银电极的硫化银的状态的图。101表示银粒子，102表示硫化银。如图7所示，在仅用银粒子101确保导电性的情况下，因为持续供给银，所以硫化银102的结晶持续生长。

图8是表示本发明的银-碳电极的硫化银的状态的图。101表示银粒子，102表示硫化银，103表示碳粒子。

在本实施方式中如图8所示，银和碳均匀分散，银粒子101独立存在。即使银粒子101由于硫化气体而成为硫化银102，也不会持续供给银，所以不会从保护层35和镀层的边界析出硫化银。

镀镍层37和镀焊锡层38的厚度为10μm，当从硫化银的体积进行计算时，若是2μm以下的粒子，则无法生长为10μm以上的硫化银，所以不会发生硫化银析出到表面。进一步，关于侧面电极层36的镀附着性，因为在第2上面电极层34配合（混合）有碳，所以能够在确保了导电性的基础上，提高镀附着性。

由此，在将片式电阻器钎焊安装于电子设备的印制布线基板时，不会由于钎焊时的热应力等而在保护层35和镀层的边界产生间隙。并且，具有如下作用：即使在硫化气体氛围中使用安装有该片式电阻器的电子设备，也不会因该硫化气体而引起断线，不会从保护层35和镀层的间隙向表面析出硫化银。

第2上面电极层34的银粒子的平均粒径为0.3μm～2μm。若银粒子是比这小的粒子，则导电性变低、第2上面电极层34的电阻值变高。另外，若是比这大的粒子，则作为即便是1个银粒子的硫化银的结晶长度会生长至10μm以上，会从保护层35和镀层的间隙析出硫化银。

进一步，银量为75重量%～85重量%。当银量比这少时，侧面电极层36和镀镍层37的贴合差，会发生剥离，当银量比这多时，由于银量较多，因此会引起银粒子彼此接触，会由于持续供给银而使硫化气体中的硫化银的析出变长，会从保护层35和镀层的间隙出到表面。

此外，为了削减成本，作为第2上面电极层34的导电粉，也可以使用在平均粒径为0.3μm～2μm的铜粒子覆盖了银的导电粉。

碳量为1重量%～10重量%。若碳量比这少，则导电性变低、第2上面电极层34的电阻值变高。若碳量比这多，则含有银和碳的电极材料的粘度变高、印刷性变差。

此外，作为碳，优选具有结构（structure）构造、具有导电性的碳。第2上面电极层34的电极材料的制作方法如下。首先，以各自的混合量（配合量）选取银、碳和环氧树脂。接着，将这些用混合机（Thinky公司制AR-250）进行混合。之后，将混合后的材料用三辊混合机（EXAKT公司制M50）进行三次混合，使银和碳充分分散。

另外，关于第2上面电极层34的电极材料，为了提高第1上面电极层32和电极材料的贴合性，也可以添加偶联剂等。

此外，在图3的片式电阻器100中，在形成第2上面电极层34之后，形成电阻层33以覆盖第1上面电极层32的一部分。不限于该结构，也可以在第1上面电极层32形成之后，形成电阻层33，之后，设置第2上面电极层34以覆盖电阻层33的一部分。

接着，使用图4A～图4C、图5A、5B、图6A～6C对本实施方式的片式电阻器的制造方法的一例进行说明。

首先，如图4A所示，准备由具有纵向、横向的分割槽41a、41b的氧化铝基板等构成的片状基板42。在基板42的上表面，以跨横向的分割槽41b的方式丝网印刷金和玻璃的混合糊状材料并使其干燥。然后，通过带式连续烧成（烧结）炉在大约850℃的温度下烧成（烧结）大约45分钟，形成多对第1上面电极层43。

接着，如图4B所示，在第1上面电极层43之间形成电连接的电阻层44。作为电阻层，以与第1上面电极层43的一部分重叠的方式丝网印刷氧化钌和玻璃的混合糊状材料并使其干燥。然后，通过带式连续烧成炉在大约850℃的温度下烧成大约45分钟，形成多个电阻层44。

接着，如图4C所示，为了修正多个电阻层44的电阻值，通过激光等调整而形成调整槽45。在该情况下，也可以在调整前通过玻璃等对电阻层44进行了预涂（未图示）之后，调整该预涂层以及电阻层44，形成调整槽45。

接着，如图5A所示，在多对第1上面电极层43的上表面丝网印刷第2上面电极层的材料并使其干燥。然后，通过在大约200℃的温度下使其固化大约30分钟，从而形成多对第2上面电极层46。

接着，如图5B所示，以覆盖多个电阻层44和多对第2上面电极层46的一部分的方式丝网印刷硼硅酸铅系玻璃糊并使其干燥。然后，通过带式连续烧成炉在大约600℃的温度下烧成大约45分钟，从而形成多个保护层47。

接着，如图6A所示，沿着设于片状基板42的横向的分割槽41b进行分割，以使得多对第1上面电极层43和第2上面电极层46从基板侧露出，由此形成长条状基板48。

接着，如图6B所示，形成多对侧面电极层49以与多对第1上面电极层43、第2上面电极层46电连接。在长条状基板48的侧面通过辊转印来印刷银系树脂糊状材料并使其干燥。然后，通过在大约165℃的温度下使其固化大约45分钟，从而形成多对侧面电极层49。

接着，如图6C所示，通过将形成有多对侧面电极层49的长条状基板48沿着纵向的分割槽41a进行分割，从而形成单片状基板50。

最后，形成通过镀镍等形成的第1镀层（未图示）以覆盖第2上面电极层46以及侧面电极层49。接着，形成作为锡和铅的镀合金的第2镀层（未图示）以覆盖该第1镀层，从而制造片式电阻器。

实施例

接着，对制作本发明的片式电阻器、评价其特性的结果进行具体说明。

（实施例1）

在图3中，本实施例的片式电阻器中，使用氧化铝基板作为基板31，第1上面电极层32由金和玻璃的混合材料形成。电阻层33由氧化钌和玻璃的混合材料形成。第2上面电极层34由球状粉且平均粒径为1μm的银粒子、碳、环氧系树脂构成。组成为：银粒子为78重量%，碳为5重量%。保护层35是硼硅酸铅系玻璃材料。侧面电极层36是银和环氧系的树脂材料。另外，在该电阻器100设有镀镍层37、锡和铅的合金镀层38。

并且，第2上面电极层34的电极材料的制造方法如下。

作为原料使用了：银粉（Ferro公司制：S7000-14，平均粒径1μm）45g、碳（Lion制：EC600JD）2.9g、环氧系树脂（三菱化学制：将JER1010用丁基卡必醇醋酸酯（butyl carbitol acetate）溶解至固体量33wt%的树脂）30g、固化剂（三菱化学制：Dicy7）0.7g、固化催化剂（San-Apro制：Ucat-3502T）0.2g。将该原料首先用混合机（Thinky公司制AR-250）进行混合。之后，用三辊混合机（EXAKT制M50）进行3次混合，使银和碳充分分散。

此外，片式电阻器整体的制造方法如上述实施方式中说明的那样。

（实施例2）

实施例2的片式电阻器的结构基本上与实施例1相同。不过，仅是第2上面电极层的组成和保护层35、镀层38的材料不同。本实施例的第2上面电极层34的组成为：银粒子为83重量%、碳为2.5重量%。另外，在实施例1中，保护层35使用硼硅酸铅系玻璃糊，但在本实施例中使用环氧系树脂糊。进一步，在实施例1中作为镀层38使用了锡和铅的合金，但在本实施例中仅使用锡。

关于第2电极材料的制造方法，除了原料以外，制造工序也与实施例1相同。原料为：银粉（Ferro公司制：S7000-14、平均粒径1μm）61g、碳（Lion制：ECP）1.8g、环氧系树脂（INCHEM制：将PKHH用丁基卡必醇醋酸酯溶解至固体量33wt%的树脂）30g、偶联剂（道康宁制：SH6040）0.5g。

关于片式电阻器整体的制造方法，也基本上与实施例1是同样的。不过，因为使用环氧系树脂糊，所以带式连续烧成炉的温度为200℃，固化时间为30分钟。

（参考例1）

参考例1的片式电阻器的结构基本上与实施例2相同。不过，仅第2上面电极层34的组成与实施例2不同。本实施例的第2上面电极层34的组成为：银粒子为73重量%、碳为2.5重量%。

关于第2上面电极层34的电极材料的制造方法，除了原料之外，制造工序也与实施例1相同。原料为：银粉（Ferro公司制：S7000-14、平均粒径1μm）29.5g、碳（Lion制：EC600JD）1g、环氧系树脂（三菱化学制：将JER1010用丁基卡必醇醋酸酯溶解至固体含量33wt%的树脂）30g、固化剂（三菱化学制：Dicy7）0.7g、固化催化剂（San-Apro制：Ucat-3502T）0.2g。

关于片式电阻器整体的制造方法，与实施例2相同。

（参考例2）

参考例2的片式电阻器的结构基本上与实施例2相同。不过，仅第2上面电极层34的组成与实施例2不同。本实施例的第2上面电极层34的组成为：银粒子为75重量%、碳为0.5重量%。

关于第2上面电极层34的电极材料的制造方法，除了原料以外，制造工序也与实施例1相同。原料为：银粉（Ferro公司制：S7000-14、平均粒径1μm）30.3g、碳（Lion制：EC600JD）0.2g、环氧系树脂（三菱化学制：将JER1010用丁基卡必醇醋酸酯溶解至固体量33wt%的树脂）30g、固化剂（三菱化学制：Dicy7）0.7g、固化催化剂（San-Apro制：Ucat-3502T）0.2g。

关于片式电阻器整体的制造方法，也与实施例2是同样的。

（参考例3）

参考例3的片式电阻器的结构基本上与实施例2相同。不过，仅第2上面电极层34的组成与实施例2不同。本实施例的第2上面电极层34的组成为：银粒子为87重量%、碳为2重量%。

关于第2上面电极层34的电极材料的制造方法，除了原料以外，制造工序也与实施例1相同。原料为：银粉（Ferro公司制：S7000-14、平均粒径1μm）78.3g、碳（Lion制：EC600JD）1.8g、环氧系树脂（三菱化学制：将JER1010用丁基卡必醇醋酸酯溶解至固体量33wt%的树脂）30g、固化剂（三菱化学制：Dicy7）0.7g、固化催化剂（San-Apro制：Ucat-3502T）0.2g。

关于片式电阻器整体的制造方法，也与实施例2是同样的。

（参考例4）

对于参考例4的片式电阻器的结构，除了第2上面电极层34的银的粒径以外，与实施例2相同。与实施例2不同，第2上面电极层34的银的粒径为5μm。

关于第2上面电极层34的电极材料的制造方法，除了原料以外，制造工序也与实施例1相同。原料为：银粉（福田金属制：HWQ-5μm、平均粒径5μm）61g、碳（Lion制：ECP）1.8g、环氧系树脂（INCHEM制：将PKHH用丁基卡必醇醋酸酯溶解至固体量33wt%的树脂）30g、偶联剂（道康宁制：SH6040）0.5g。

关于片式电阻器整体的制造方法，也与实施例2是同样的。

（参考例5）

对于参考例5的片式电阻器的结构，除了第2上面电极层34的银粒子以外，与实施例2相同。与实施例2不同，第2上面电极层34的银粒子是薄片状的粉，粒径为大约7μm。

关于第2上面电极层34的电极材料的制造方法，除了原料以外，制造工序也与实施例1相同。原料为：银粉（德力总店制：TC-25A、薄片粒径7μm）61g、碳（Lion制：ECP）1.8g、环氧系树脂（INCHEM制：将PKHH用丁基卡必醇醋酸酯溶解至固体量33wt%的树脂）30g、偶联剂（道康宁制：SH6040）0.5g。

关于片式电阻器整体的制造方法，也与实施例2是同样的。

（试料的评价）

关于本实施例中制作的试料，进行了硫化气体试验、镀贴合试验、导电性评价。

硫化气体试验如下进行。试料使用了将各实施例的片式电阻器钎焊于印制基板而成的器件。将该试料暴露于硫化气体。硫化气体试验的条件是：在40℃、95%RH、硫化气体浓度3ppm的氛围中放置2000小时。将试料保持于该条件之后，查明了在保护层35和镀层的表面是否析出硫化银。

在镀贴合性试验中，作为试料使用了各实施例的片式电阻器自身。在片式电阻器的镀敷部分粘贴胶带（cellophane tape），并且撕下。对此时镀层是否和第2上面电极层34剥离进行了评价。

对于第2上面电极层34的导电性评价，作为试料不使用片式电阻器自身、而是代替使用了在玻璃基板以3mm×70mm的大小印刷各实施例的第2上面电极层34的材料并使其固化而得到的器件。计算了将该试料换算为10μm后的表面电阻的电阻值。

表1

总结上述试料的评价结果而示于表1。通过表1可知如下结论。

当如参考例4那样银粒子的大小为5μm以上而过大时，在硫化气体试验中，容易产生硫化银。同样地，如参考例3那样，在银的浓度为87重量%以上而过大的情况下，也容易产生硫化银。

另一方面，如参考例1那样，在银的浓度为73重量%以下而过小的情况下，与镀层的贴合（接合）性变差，会产生剥离。

另一方面，如参考例2那样，即使银粒子使用75重量%的1μm的球状粉，若碳是0.5%，则导电性也不够。

产业上的可利用性

本发明作为在硫化气体氛围中也会不断线、不会在表面析出硫化银的片式电阻器是有用的。

Claims

1.一种片式电阻器，具备：

基板，其具有上表面；

电阻层，其设于所述基板的上表面；

第1上面电极层，其在所述基板的上表面且所述电阻层的两端部设置为与所述电阻层电连接；和

第2上面电极层，其设于所述第1上面电极层上，包含75重量%以上85重量%以下且平均粒径为0.3μm～2μm之间的银粒子、1重量%以上且10重量%以下的碳、以及树脂。

2.根据权利要求1所述的片式电阻器，其中，还具备：

保护层，其设置成覆盖所述第2上面电极层的一部分和所述电阻层；和

侧面电极层，其设于所述基板的侧面，并且与所述第2上面电极层电连接。

3.根据权利要求2所述的片式电阻器，其中，还具备：

镀层，其设于所述第2上面电极层以及所述侧面电极层的表面。

4.一种片式电阻器的制造方法，包括：

在基板的上表面设置第1上面电极层的步骤；

在所述第1上面电极层之间设置电阻层的步骤，所述电阻层在两端部与所述第1上面电极层电连接；

在所述第1上面电极层上设置第2上面电极层的步骤，所述第2上面电极层包含75重量%以上85重量%以下且平均粒径为0.3μm～2μm之间的银粒子、1重量%以上且10重量%以下的碳、以及树脂；

设置保护层以覆盖所述第2上面电极层的一部分和所述电阻层的步骤。