CN105304322A - 陶瓷电子部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供陶瓷电子部件,能廉价地形成有良好的耐化学浸蚀性的涂层膜,且难以发生元件直立现象等的安装不良。变阻器(lO)具备:陶瓷元件(l)、和设置在陶瓷元件(l)的表面的涂层膜(8)以及外部电极(6a、6b)。涂层膜(8)包含从陶瓷元件(l)离子化而析出的陶瓷元件(l)的构成元素当中的阳离子性的元素、和树脂。涂层膜(8)的表面比形成在陶瓷元件(l)的侧面的外部电极(6a、6b)的包裹部分(12a、12b)的表面后退。将涂层膜(8)设置在通过蚀刻而形成在陶瓷元件(l)的表面的凹部(14)。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷电子部件。
背景技术
用在电子部件中的陶瓷有时会因为了电子部件的功能的高度化进行的材料改良而变得易于不耐酸或碱等引起的化学浸蚀。
为此,作为该对策,如专利文献1以及专利文献2所示那样提出用树脂对电子部件的陶瓷元件表面进行涂层的技术。
通过对电子部件的陶瓷元件表面进行涂层,能减轻镀处理时的镀液或安装时的焊剂所引起的对陶瓷元件的化学浸蚀的影响。并且,通过对陶瓷元件表面进行涂层,能在镀处理时抑制向陶瓷元件表面的镀生长,能减低电子部件的导电性不良状况。
进而,通过对陶瓷元件表面进行涂层,能防止水分、镀液、焊剂等浸入到电子部件的内部,能防止电子部件的可靠性的劣化、或者向内部电极的镀析出所引起的电气特性劣化。
专利文献
专利文献1:JP特表2004-500719号公报
专利文献2:美国特开2012/0223798号公报
但是,如专利文献1所示那样,在用树脂对电子部件的陶瓷元件表面进行涂层的情况下,由于树脂涂层对电子部件的整面施予(涂布),因此不能仅在陶瓷元件表面选择性地进行膜形成。因此,需要在外部电极的形成前在电子部件的整面形成树脂涂层膜,并除去形成外部电极的电子部件的端面的树脂涂层膜的工序,制造成本上升。
另外,如专利文献2所示那样,在外部电极形成后进行树脂涂层的情况下,在遮掩外部电极后虽然仅在陶瓷元件表面形成树脂涂层膜,但作业烦杂,制造成本变得高价。
进而,若用树脂对电子部件的陶瓷元件表面进行涂层,则电子部件的尺寸会变大。特别为了完全防止镀液等的侵入,需要树脂涂层膜的厚度为某种程度,有时会使树脂涂层膜的表面比形成在电子部件的侧面的外部电极的包裹部分的表面更突出。
若在这种情况下将电子部件安装在电路基板等,担心会发生元件直立(tombstone)现象而成为安装不良。
发明内容
为此,本发明的目的在于,提供能廉价地形成有良好的耐化学浸蚀性的涂层膜、且难以发生元件直立现象等的安装不良的陶瓷电子部件。
本发明的陶瓷电子部件具备陶瓷元件、和设置在陶瓷元件表面的涂层膜以及设置在陶瓷元件的端部的外部电极,所述陶瓷电子部件的特征在于,涂层膜包含树脂、和陶瓷元件的构成元素当中的阳离子性的元素,涂层膜的表面比形成在陶瓷元件的侧面的外部电极的包裹部分的表面后退。
陶瓷元件的构成元素当中的阳离子性的元素以从陶瓷元件溶出而析出的状态包含在涂层膜中。并且,陶瓷元件的构成元素包含Ba、Ti、Ca、Zr、Fe、Ni、Cu、Zn、Mn、Co、Al、Si当中的至少1种。另外,也可以在外部电极形成镀敷膜。
在本发明中,涂层膜包含树脂、和陶瓷元件的构成元素当中的阳离子性的元素,仅在电子部件的陶瓷元件表面选择性地形成涂层膜。
另外,在本发明中,由于涂层膜比外部电极的包裹部分后退,因此难以发生元件直立现象等的安装不良。
另外,本发明的陶瓷电子部件优选形成在陶瓷元件的侧面的外部电极的包裹部分与陶瓷元件表面相接。由此将外部电极的包裹部分坚固地接合在陶瓷元件表面。
另外,本发明的陶瓷电子部件优选将涂层膜设置在形成于陶瓷元件的表面的凹部。由此,由于陶瓷元件表面上的涂层膜的厚度看上去薄了凹部的深度尺寸份,因此即使为了提高耐化学浸蚀性而使涂层膜的厚度较厚,涂层膜也比外部电极的包裹部分后退,难以发生元件直立现象等的安装不良。
另外,本发明的陶瓷电子部件优选树脂的热分解温度为240℃以上。并且,优选树脂包含环氧系树脂、聚酰亚胺系树脂、硅系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚醚醚酮系树脂、氟系树脂当中的至少1种。由此陶瓷电子部件具有高耐热性。
另外,本发明的陶瓷电子部件优选涂层膜通过加热而桥联。由此能在短时间形成涂层膜。
发明的效果
根据本发明,能仅在陶瓷元件表面选择性地形成涂层膜,能得到制造成本廉价的陶瓷电子部件。另外,由于涂层膜比外部电极的包裹部分后退,因此能得到难以发生元件直立现象等的安装不良的陶瓷电子部件。
本发明的上述的目的、其它目的、特征以及好处,从参考附图进行的用于实施以下的发明的形态的说明中会变得更加明了。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的陶瓷电子部件的1个实施方式的截面图。
图2是表示图1所示的陶瓷电子部件的制造方法的一例的流程图。
图3是表示本发明所涉及的陶瓷电子部件的变形例的截面图。
标号的说明
1陶瓷元件
2陶瓷层
4a、4b内部电极
6a、6b外部电极
8、18涂层膜
10、10A变阻器
12a、12b外部电极的包裹部分
14凹部
具体实施方式
对本发明所涉及的陶瓷电子部件的1个实施方式进行说明。
1.陶瓷电子部件
关于本发明所涉及的陶瓷电子部件,以变阻器为例进行说明。
图1是表示本发明所涉及的陶瓷电子部件的变阻器10的截面图。变阻器10具备:大致长方体的陶瓷元件1、形成在陶瓷元件1的左右的端部的外部电极6a、6b、和覆盖陶瓷元件1的4个侧面地形成的涂层膜8。
陶瓷元件1是在厚度方向上堆叠多个陶瓷层2、和隔着陶瓷层2相互对置的多对内部电极4a、4b的层叠体。
陶瓷层2由在Mn、Co、Sn、Cr所固溶的ZnO晶粒的烧结体的晶界存在Bi2O3作为第2相的陶瓷材料构成。
内部电极4a的端部引出到陶瓷元件1的左端面,与外部电极6a电连接。内部电极4b的端部引出到陶瓷元件1的右端面,与外部电极6b电连接。并且,以内部电极4a、4b的对置的部分发挥变阻器功能。内部电极4a、4b由Ag、Cu、Ni、Pd、或这些金属的合金等构成。
外部电极6a、6b分别具有在陶瓷元件1的4个侧面延伸而形成的包裹部分12a、12b。包裹部分12a、12b直接形成在陶瓷元件1的表面。由此包裹部分12a、12b烙固地接合在陶瓷元件1的表面。
在外部电极6a、6b的表面形成镀敷膜7a、7b。镀敷膜7a、7b对外部电极6a、6b进行保护,且使外部电极6a、6b的焊料附着性良好。
外部电极6a、6b以外的区域的陶瓷元件1的表面上形成涂层膜8。涂层膜8设置在通过蚀刻形成于外部电极6a、6b以外的区域的陶瓷元件1的表面的凹部14。由此,与通过蚀刻而粗面化的凹部14的表面相接而设的涂层膜8,通过锚固效应坚固地接合在凹部14的表面。
涂层膜8包含树脂、和陶瓷元件1的构成元素当中的阳离子性的元素。包含于涂层膜8的陶瓷元件1的构成元素当中的阳离子性的元素是陶瓷元件1的陶瓷层2的一部分溶出而析出的元素。更具体地,陶瓷元件1的构成元素当中的阳离子性的元素,是从陶瓷层2的ZnO、Bi2O3、MnO、Co2O3、SnO2、Cr2O3等分别溶出而析出的Zn、Bi、Mn、Co、Sn、Cr等。
包含在涂层膜8中的树脂是聚偏二氯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂、环氧系树脂、聚酰亚胺系树脂、硅系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚醚醚酮系树脂、氟系树脂等。由于变阻器10通常经过基于焊料的安装工序,因此优选涂层膜8有高耐热性(240℃以上)。因此,优选热分解温度为240℃以上的树脂。在此,耐热性成为(聚偏二氯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂)<环氧系树脂<(聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚醚醚酮系树脂、硅系树脂、氟系树脂)的关系。
在以上的构成所构成的变阻器10中,涂层膜8包含树脂、和陶瓷元件1的构成元素当中的阳离子性的元素,能仅在变阻器10的陶瓷元件表面选择性地形成涂层膜8。因此,能得到制造成本廉价的变阻器10。
进而,由于陶瓷元件1的表面上的涂层膜8的厚度看上去薄了凹部14的深度尺寸份,因此即使为了提高耐化学浸蚀性而使涂层膜8的厚度较厚,也能使涂层膜8的表面比外部电极6a、6b的包裹部分12a、12b的表面后退,因此难以发生元件直立现象等的安装不良。
2.陶瓷电子部件的制造方法
接下来参考图2来说明变阻器10的制造方法的一例。图2是表示变阻器10的制造方法的一例的流程图。
在工序S1,对在Mn、Co、Sn、Cr所固溶的ZnO晶粒的烧结体的晶界存在Bi2O3作为第2相的陶瓷材料添加有机粘合剂、分散剂以及可塑剂等,来制作薄片成形用浆料。
接下来,在工序S2,通过刮刀法将薄片成形用浆料薄片状地成形,做出矩形的陶瓷生片。
接下来,在工序S3,用丝网印刷法在陶瓷生片上涂布含有Ag的内部电极膏,形成要成为内部电极4a、4b的电极膏膜。
接下来,在工序S4,将形成电极膏膜的陶瓷生片多片层叠、压接,以使电极膏膜的端部的引出方向相互不同。将该层叠陶瓷生片切断成要成为各个陶瓷元件1的尺寸,做出多个未烧成的陶瓷元件1。
接下来,在工序S5,在400~500℃的温度下对未烧成的陶瓷元件1进行脱粘合剂处理。之后,在900~1000℃的温度下将未烧成的陶瓷元件1烧成2个小时,做出烧结的陶瓷元件1。将陶瓷生片和电极膏膜同时烧成,陶瓷生片成为陶瓷层2,电极膏膜成为内部电极4a、4b。
接下来,在工序S6,在烧结的陶瓷元件1的两端部涂布外部电极膏(AgPd合金膏)。之后,烧结的陶瓷元件1在900℃的温度下烧固外部电极膏,形成与内部电极4a、4b分别电连接的外部电极6a、6b。
接下来,在工序S7,将陶瓷元件1浸渍在蚀刻液中来蚀刻外部电极6a、6b以外的区域的陶瓷元件1的表面,从而形成凹部14。在蚀刻液中使用溶解陶瓷元件1但不溶解外部电极6a、6b的蚀刻液。具体地,使用包括硫酸、盐酸、氟酸、磷酸等的无机酸的溶液。
接下来,在工序S8,陶瓷元件1通过浸渍法被赋予含树脂溶液,或者通过旋涂来涂布含树脂溶液。含树脂溶液具有将陶瓷元件1的表面微细地蚀刻,将陶瓷元件1的构成元素离子化的功能,并且包含溶解或分散在水系的溶媒的树脂成分。进而,含树脂溶液包含:用于溶解或分散树脂成分的中和剂、以及用于与根据需要而溶解的陶瓷元件的构成元素当中的阳离子性的元素发生反应的界面活性剂等。另外,在被赋予含树脂溶液后,根据需要用纯水等的极性溶媒将陶瓷元件1洗净。
因此,含树脂溶液将陶瓷元件1的表面微细地蚀刻(溶解)而将陶瓷元件1的构成元素离子化。含树脂溶液的蚀刻(溶解)作用,由于在变阻器10的情况下主成分是ZnO,因此即使不添加卤素等蚀刻促进成分,也能仅以含树脂溶液的构成成分引起蚀刻(溶解)反应。即,通过将含树脂溶液的pH设定在Zn作为离子稳定存在的pH区域(pH<5、pH>11),蚀刻(溶解)反应进展。
然后,通过溶解(分散)在含树脂溶液的树脂成分与离子化的陶瓷元件1的构成元素当中的阳离子性的元素发生反应,将树脂成分的电荷中和。其结果,树脂成分和陶瓷元件1的构成元素当中的阳离子性的元素一起沉淀,仅在陶瓷元件表面选择性地析出。因此,在析出的树脂成分中,放入了溶解而离子化的陶瓷元件1的构成元素当中的阳离子性的元素。
另一方面,树脂成分不在形成外部电极6a、6b的部分析出。这种情况下,在陶瓷元件1与外部电极6a、6b的界面,树脂成分在外部电极6a、6b的表面若干延伸。能看出这不是析出反应在外部电极6a、6b的表面进展,而是在陶瓷元件表面析出的树脂成分在外部电极6a、6b侧若干延伸的状态。
包含在含树脂溶液中的树脂是聚偏二氯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂、环氧系树脂、聚酰亚胺系树脂、硅系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚醚醚酮系树脂、氟系树脂等,然而,基本只要是能通过本处理析出的树脂即可,不问其种类。
如此地在陶瓷元件表面形成包含从陶瓷元件1离子化而析出的陶瓷元件1的构成元素当中的阳离子性的元素和树脂的涂层膜8。之后对涂层膜8进行加热处理。加热处理为了促进析出的含树脂溶液的树脂成分彼此的桥联反应而进行,根据树脂成分的种类不同而加热条件不同。一般桥联反应易于在高温下进展。但是,若过于高温,则树脂成分的分解反应会变大。因此,需要配合树脂成分来设定最佳的温度和时间。
接下来,在工序S9,通过电解或无电解镀法在外部电极6a、6b上形成镀敷膜7a、7b。镀敷膜7a、7b例如采用由下层的Ni镀膜和上层的Sn镀膜构成的2重结构。
如此,能仅在陶瓷元件表面选择性地形成涂层膜8。因此,能量产性良好地制作制造成本廉价的变阻器10。另外,由于通过化学的作用形成涂层膜8,因此还能适应具有复杂的形状或微细结构的外部电极6a、6b的变阻器10。
3.陶瓷电子部件的变形例
图3是表示变阻器10的变形例的截面图。
变阻器10A由于除了未在陶瓷元件1的表面形成凹部14以外具有与图1所示的所述变阻器10同样的结构,因此省略其详细的说明。
在该变阻器10A中,在外部电极6a、6b以外的区域的陶瓷元件1的表面上形成涂层膜18。涂层膜18包含树脂、和陶瓷元件1的构成元素当中的阳离子性的元素,仅在变阻器10A的陶瓷元件1的表面选择性地形成。
涂层膜18包含树脂、和陶瓷元件1的构成元素当中的阳离子性的元素。包含在涂层膜18的陶瓷元件1的构成元素当中的阳离子性的元素,是陶瓷元件1的陶瓷层2的一部分溶出而析出的元素。更具体地,陶瓷元件1的构成元素当中的阳离子性的元素,是从陶瓷层2的ZnO、Bi2O3、MnO、Co2O3、SnO2、Cr2O3等分别溶出而析出的Zn、Bi、Mn、Co、Sn、Cr等。
进而,由于涂层膜18的表面比外部电极6a、6b的包裹部分12a、12b的表面后退,因此包裹部分12a、12b的高度尺寸大于涂层膜18的厚度尺寸,从而难以发生元件直立现象等的安装不良。
另外,将变阻器10A的涂层膜18的厚度设定得薄于所述变阻器10的涂层膜8的厚度。这是因为,由于在变阻器10A的情况下,没有在陶瓷元件1的表面设置凹部14,因此涂层膜8比外部电极6a、6b的包裹部分12a、12b更易于确实地后退。
[实施例]
1.实施例以及比较例的制作
用所述实施方式的制造方法分别制作实施例的变阻器10(有凹部14)、和比较例的变阻器(无凹部)。其中,在比较例的变阻器的情况下,省略工序S7的陶瓷元件的蚀刻液浸渍。
作为含树脂溶液,能使用对在水系的溶媒中分散了树脂成分的市售的乳液根据需要添加了蚀刻促进成分和界面活性剂而得到的含树脂溶液。
含树脂溶液使用在作为树脂成分的丙烯酸系树脂(商品名:NipolLX814A(“日本ゼオン”制))添加作为蚀刻促进成分的硫酸并将pH调整到4.0的含树脂溶液。在其中作为界面活性剂添加1vol%的“ニュ一レツクス”(注册商标、“日油”制)。对含树脂溶液进行调整,使得固体成分浓度成为10wt%。
将陶瓷元件1在室温下浸渍在5%硫酸中1分钟进行蚀刻后,用纯水进行水洗,进行干燥而形成实施例的变阻器10的凹部14。凹部14的蚀刻深度为约5μm。
在分别将陶瓷元件1浸渍在室温的含树脂溶液中10分钟后,用纯水水洗,并在150℃下干燥30分钟,由此在陶瓷元件1的表面形成实施例的变阻器10的涂层膜8、和比较例的变阻器的涂层膜。两者的涂层膜的厚度均为约12μm。
外部电极6a、6b的包裹部分12a、12b的高度(厚度)尺寸为约10μm。因此,在实施例的变阻器10(有凹部14)的情况下,外部电极6a、6b的包裹部分12a、12b的高度高于涂层膜8的高度,涂层膜18比外部电极6a、6b的包裹部分12a、12b后退。另一方面,在比较例的变阻器(无凹部)的情况下,外部电极的包裹部分比涂层膜低约2μm,涂层膜比外部电极的包裹部分更突出。
2.实施例以及比较例的特性评价方法以及评价结果
对制作的实施例以及比较例的变阻器进行以下的特性评价。
(a)对酸的溶解性
使用ICP-AES分析法,从室温下将变阻器浸渍在0.3%硝酸溶液5ml中3分钟时的Zn成分的溶解量来评价耐酸性。评价样本数为10个。其结果,实施例的变阻器10(有凹部14)的Zn溶解量少到0.026mg。另一方面,比较例的变阻器(无凹部)的Zn溶解量多到0.525mg。
(b)安装性
将变阻器安装在涂布了焊料膏的电路基板,来评价元件直立发生率。评价样本数为10000个。其结果,实施例的变阻器10(有凹部14)的元件直立发生率良好到0%。另一方面,比较例的变阻器(无凹部)的元件直立发生率差到0.2%。
另外,本发明并不限定于所述实施方式,能在其要旨的范围内进行种种变形。作为陶瓷电子部件,除了变阻器以外,还有层叠陶瓷电容器、层叠线圈、PTC热敏电阻、NTC热敏电阻等。
在层叠陶瓷电容器的情况下,构成陶瓷元件的陶瓷层,由在主成分的Pb(Mg,Nb)O3-PbTiO3-Pb(Cu,W)-ZnO-MnO2混合了还原防止剂的Li2O-BaO-B2O3-SiO2的陶瓷材料、或以CaZrO3-CaTiO3为主成分的陶瓷材料等构成。因此,包含在涂层膜中的陶瓷元件的构成元素当中的阳离子性的元素,是从陶瓷层的Pb(Mg,Nb)O3-PbTiO3-Pb(Cu,W)-ZnO-MnO2、Li2O-BaO-B2O3-SiO2、CaZrO3-CaTiO3等分别溶出而析出的Pb、Mg、Nb、Ti、Ba、Li、Zn、Mn、Si、Ca、Zr等。
在层叠线圈的情况下,构成陶瓷元件的陶瓷层由Cu-Zn系铁氧体、Ni-Zn系铁氧体等的磁性陶瓷材料构成。因此,包含在涂层膜中的陶瓷元件的构成元素当中的阳离子性的元素,是从陶瓷层的Cu-Zn系铁氧体、Ni-Zn系铁氧体等分别溶出而析出的Sr、Sn、Fe、Ni、Cu、Zn、Mn、Co等。
在PTC热敏电阻的情况下,构成陶瓷元件的陶瓷层例如由在作为主成分的BaTiO3分别添加作为半导体化剂的Y2O3、作为硬化剂的SiO2以及Al2O3、作为特性改善剂的MnO2并进行混合的陶瓷材料构成。因此,包含在PTC热敏电阻的涂层膜中的陶瓷元件的构成元素当中的阳离子性的元素,是从陶瓷层的BaTiO3、Y2O3、SiO2、Al2O3、MnO2分别溶出而析出的Ba、Ti、Y、Si、Mn等。
在NTC热敏电阻的情况下,构成陶瓷元件的陶瓷层例如由混合了Mn3O4、NiO、Co2O3等的陶瓷材料构成。因此,包含在NTC热敏电阻的涂层膜中的陶瓷元件的构成元素当中的阳离子性的元素,是分别从陶瓷层的Mn3O4、NiO、Co2O3等溶出而析出的Mn、Ni、Co等。
Claims (8)
1.一种陶瓷电子部件,具备:
陶瓷元件;和
设置在所述陶瓷元件表面的涂层膜以及设置在所述陶瓷元件的端部的外部电极,
所述陶瓷电子部件的特征在于,
所述涂层膜包含:树脂、和所述陶瓷元件的构成元素当中的阳离子性的元素,
所述涂层膜的表面比形成在所述陶瓷元件的侧面的所述外部电极的包裹部分的表面后退。
2.根据权利要求1所述的陶瓷电子部件,其特征在于,
形成在所述陶瓷元件的侧面的所述外部电极的包裹部分,与所述陶瓷元件表面相接。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷电子部件,其特征在于,
将所述涂层膜设置在形成于所述陶瓷元件的表面的凹部。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的陶瓷电子部件,其特征在于,
所述陶瓷元件的构成元素包含Ba、Ti、Ca、Zr、Fe、Ni、Cu、Zn、Mn、Co、Al、Si当中的至少1种。
5.根据权利要求1~4中任一项所述陶瓷电子部件,其特征在于,
所述树脂的热分解温度为240℃以上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的陶瓷电子部件,其特征在于,
所述树脂包含环氧系树脂、聚酰亚胺系树脂、硅系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚醚醚酮系树脂、氟系树脂当中的至少1种。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的陶瓷电子部件,其特征在于,
所述涂层膜通过加热而桥联。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的陶瓷电子部件,其特征在于,
在所述外部电极形成镀敷膜。
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