CN107785138B - 片式电阻器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种片式电阻器。一种制造片式电阻器的方法，包括以下步骤：制备用竖直狭缝和水平狭缝方形地分割的绝缘基板，在该绝缘基板上施用与这些水平狭缝交叉的导电糊料，在该绝缘基板上施用电阻器糊料，形成修整槽以调节这些电阻器层的电阻率；并且分裂该绝缘基板以形成片式电阻器，其中该导电糊料包括(i)包含附聚金属粉末的导电粉末，其中该附聚金属粉末的粒径(D50)为3‑12μm，并且该附聚金属粉末的比表面积(SA)为3.1‑8.0m2/g，(ii)玻璃料和(iii)有机载体。

Description

片式电阻器
技术领域
本发明涉及一种片式电阻器，特别涉及形成片式电阻器前电极的导电糊料。
背景技术
片式电阻器通过用被狭缝方形地分割的大尺寸基板来制造。通过在狭缝处分裂基板，将基板分成方形片式电阻器。更具体地说，将导电糊料与狭缝交叉施用在大尺寸基板上，以形成前电极，然后形成电阻器层。片式电阻器的电阻率通过例如在分裂基板之前的激光修整来调节。当前电极彼此电连接时，干扰精确的电阻率调整。当施用在基板上时，导电糊料需要较少地沿着狭缝铺展开，以形成彼此独立的前电极。
JP 2010287678公开了一种片式电阻器。片式电阻器的前电极通过印刷含有金属粉末、无铅玻璃料和树脂粘合剂的导电糊料而形成，其中该金属粉末选自下组，该组由以下各项组成：金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)和它们的合金，并且该玻璃料包含含有60wt.％或更多的SiO2的第一玻璃料和含有5wt.％或更多的TiO2的第二玻璃料，第一玻璃料和第二玻璃料的重量比为1:3至5:1。
发明内容
目的是提供一种在适当进行电阻率调节的情况下制造片式电阻器的方法。
一个方面涉及一种制造片式电阻器的方法，该方法包括以下步骤：制备用竖直狭缝和水平狭缝方形地分割的绝缘基板；在该绝缘基板上以与这些水平狭缝交叉的方形图案施用导电糊料；烧制该导电糊料以形成前电极；在该绝缘基板上施用电阻器糊料以桥接这些前电极；烧制该电阻器糊料形成电阻器层；在这些电阻器层上形成修整槽以调节这些电阻器层的电阻率；并且在竖直狭缝和水平狭缝处分裂该绝缘基板以形成片式电阻器；其中该导电糊料包括(i)包含附聚金属粉末的导电粉末，其中该附聚金属粉末的粒径(D50)为3-12μm，该附聚金属粉末的比表面积(SA)为3.1-8.0m2/g，(ii)玻璃料和(iii)有机载体。
另一方面涉及一种导电糊料，其包含(i)包含附聚金属粉末的导电粉末，其中该附聚金属粉末的粒径为3-12μm，并且该附聚金属粉末的比表面积为3.1-8.0m2/g，(ii)玻璃料和(iii)有机载体。
附图说明
图1至图5是片式电阻器的制造方法的示意图。
图6是解释附聚金属粉末的图。
图7示出了附聚金属粉末的SEM照片。
图8示出了解释实例中的测定的图。
具体实施方式
形成片式电阻器的方法在图1至图5中作了解释。
制备包括竖直狭缝101和水平狭缝103的绝缘基板100(图1)。绝缘基板100的厚度在一个实施例中可以为0.1-2mm，在一个实施例中为0.2-1.5mm，在另一实施例中为0.3-1mm。在一个实施例中，竖直狭缝101和水平狭缝103的横截面可以是V形的。竖直狭缝101和水平狭缝103在一个实施例中为1-150μm宽，在另一个实施例中为5-30μm宽，在一个实施例中为1-300μm深，在另一个实施例中为10-100μm深。绝缘基板在一个实施例中可以是陶瓷基板，在另一个实施例中可以是氧化铝基板。
以与竖直狭缝101之间的水平狭缝103交叉的方形图案将导电糊料201施用到绝缘基板上(图2)。在一个实施例中，导电糊料201被丝网印刷在绝缘基板上。在一个实施例中，该方形图案为100-500μm宽，300-600μm长以及1-20μm厚。导电糊料层201是独立的，而不会沿着水平狭缝103渗出或扩散以连接到相邻的导电糊料层。
可以通过烧制导电糊料层201来形成前电极。烧制峰值温度在一个实施例中为700-950℃，在另一个实施例中为750-920℃，在另一个实施例中为800-900℃。在峰值温度下的烧制时间在一个实施例中为3-30分钟，在另一个实施例中为5-20分钟，在另一个实施例中为7-15分钟。
将电阻器糊料305施用在绝缘基板上以桥接前电极303(图3)。在一个实施例中，电阻器糊料层305的两个边缘叠置在前电极(上和下)303的每一端上。通过烧制电阻器糊料305形成电阻器层。烧制峰温度在一个实施例中为700-950℃，在另一个实施例中为750-920℃，在另一个实施例中为800-900℃。在峰值温度下的烧制时间在一个实施例中为3-30分钟，在另一个实施例中为5-20分钟，在另一个实施例中为7-15分钟。
通过在电阻器层405(图4)上形成修整槽407来调节电阻率。在一个实施例中，修整槽407通过激光在电阻器层405上形成。在一个实施例中，修整槽407是单线、双线或L形线。在一个实施例中，激光是钇-铝-石榴石(YAG)激光(1064nm)、Greeb激光(532nm)或UV激光(360nm)。可以使用激光修整器，例如来自欧姆龙激光株式会社(OMRON LASERFRONT INC.)]的LSR436系列。
通过在竖直狭缝和水平狭缝处分裂绝缘基板形成片式电阻器500(图5)。片式电阻器500包括绝缘基板501、形成在绝缘基板501上的一对前电极303和一个电阻器层405。
在一个实施例中，可以在片式电阻器500的两侧进一步形成端电极，以便与前电极303电接触。在一个实施例中，端电极可以通过将片式电阻器500的两侧浸入至少含有金属粉末和有机介质的导电浆料中而形成。加热施用在片式电阻器两侧的导电浆料。在一个实施例中，当导电浆料是加热可固化型时，加热温度为150-300℃。在另一个实施例中，当导电浆料是烧制型时，加热温度为700-950℃。
在一个实施例中，可以在前电极和电阻器层上进一步形成涂层。在一个实施例中，该涂层是树脂层或玻璃层。
形成前电极的导电糊料包括导电粉末，该导电粉末包含金属颗粒、玻璃料和有机载体的聚集体。
导电粉末
导电粉末包含附聚金属粉末。附聚金属粉末600是如图6所示的粘附在一起的小金属颗粒601的簇。小金属颗粒601通常被称为一次颗粒。图7还示出了通过扫描电子显微镜(SEM)拍摄的附聚金属粉末的一个实例的照片。
定义为D50的附聚金属粉末600的粒径605为3-12μm，在另一个实施例中为4.5-10.5μm，在另一个实施例中为6-9.5μm。粒径(D50)可以通过用Microtrac型号S-3500的激光衍射散射法测定。
定义为D50的一次颗粒601的粒径603在一个实施例中为10-500nm，在另一实施例中为50-350nm，在另一实施例中为75-200nm。一次颗粒的粒径(D50)可以通过SEM测量来获得，其中随机选择两百个颗粒来目视测量粒径并确定中值粒径(D50)。
附聚金属粉末的比表面积(SA)在一个实施例中为3.1-8.0m2/g，在另一个实施例中为3.3-6.9m2/g，并且在另一个实施例中为3.5-5.5m2/g。比表面积可以通过BET法，用来自康塔仪器公司(Quantachrome Instruments Corporation)的MonosorbTM测量。
附聚金属粉末的振实密度在一个实施例中为0.5-2.5g/cm3，在另一个实施例中为0.7-2g/cm3，在另一个实施例中为0.9-1.5g/cm3。振实密度可以通过标准测试方法ASTMB527-81来测量。
在一个实施例中，附聚金属粉末的金属可以选自下组，该组由以下各项组成：金、银、铂、钯、其合金及其混合物。在另一个实施例中，金属可以是银。
基于导电糊料的重量，导电粉末在一个实施例中为40-80wt.％，在另一个实施例中为52-75wt.％，在另一个实施例中为54-70wt.％，在另一个实施例为55-63wt.％。
在一个实施例中，导电粉末还包含另外的金属粉末。在一个实施例中，附加的金属粉末可以是结节形状。结节状粉末是不规则形状的粉末金属颗粒。
附加的金属粉末的粒径(D50)在一个实施例中为0.8-3μm，在另一个实施例中为1.0-2.5μm，并且在另一个实施例中为1.3-2.1μm。粒径(D50)可以通过用Microtrac型号S-3500的激光衍射散射法测定。
附加的金属粉末的比表面积(SA)在一个实施例中为1.5-5.0m2/g，在另一个实施例中为1.9-4.2m2/g，并且在另一个实施例中2.2-3.5m2/g。比表面积可以通过BET法，用来自康塔仪器公司(Quantachrome Instruments Corporation)的MonosorbTM测量。
附加金属粉末的振实密度在一个实施例中为0.3-2.5g/cm3，在另一个实施例中为0.5-1.8g/cm3，在另一个实施例中为0.7-1.0g/cm3。振实密度可以通过标准测试方法ASTMB527-81来测量。
附聚金属粉末和附加的金属粉末(附聚金属粉末：附加的金属粉末)的重量比在一个实施例中为1:0.1-1:5，在另一个实施例中为1:0.5-1:3.5，在另一个实施例中为1:0.8-1:2。
基于导电粉末的重量，附加金属粉末在一个实施例中为至少10重量百分比(wt.％)，在另一个实施例中至少25wt.％，在另一个实施例中至少35wt.％，在另一个实施例中至少40wt.％。基于导电粉末的重量，附加金属粉末在一个实施例中为80wt.％或更低，在另一个实施例中为78wt.％或更低，在另一个实施例中为60wt.％或更低。
在一个实施例中，导电粉末不含附加金属粉末。在一个实施例中，基于导电粉末的重量，附聚金属粉末为100wt.％。
(ii)玻璃料
玻璃料用于增加前电极与基板的粘附性。
玻璃料的化学组成不受限制。在一个实施例中，玻璃料包含金属氧化物，该金属氧化物选自下组，该组由以下各项组成：氧化铋(Bi2O3)、氧化硼(B2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)及其混合物。在另一个实施例中，玻璃料是Si-B-Zn玻璃、Bi-B-Zn玻璃或其混合物。在另一个实施例中，玻璃料不含铅。
玻璃料的软化点在一个实施例中为350-750℃，在另一个实施例中为400-700℃，在另一个实施例中为500-700℃。
基于导电糊料的重量，玻璃料在一个实施例中为3-14wt.％，在另一个实施例中为5-12wt.％，在一个实施例中为6-10wt.％。
(iii)有机载体
将导电粉末和玻璃料分散在有机载体中以形成具有施用于基板上的合适粘度的“糊料”。
在一个实施例中，有机载体包含有机聚合物和任选的溶剂。可将多种惰性的粘性材料用作有机聚合物。该有机聚合物可以选自下组，该组由以下各项组成：乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、木松香、酚醛树脂、低级醇的聚甲基丙烯酸酯、乙二醇单乙酸酯的单丁醚及其混合物。
在一个实施例中，有机载体任选地包含用于调节粘度的溶剂。该溶剂可以选自下组，该组由以下各项组成：texanol、酯醇、萜品醇、煤油、邻苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、己二醇、二元酯及其混合物。考虑到有机聚合物的溶解度来选择溶剂。在一个实施例中，有机介质可以是乙基纤维素和texanol的混合物。
有机载体任选地包含有机添加剂。在一个实施例中，有机添加剂包括增稠剂、稳定剂、粘度调节剂、表面活性剂和触变剂中的一种或多种。有机添加剂的量取决于所得导电糊料的期望特性。
基于导电糊料的总重量，有机载体在一个实施例中为10-69wt.％，在另一个实施例中为15-51wt.％，并且在另一个实施例中为20-37wt.％。
(iv)金属氧化物
在一个实施例中，导电糊料还可以包含金属氧化物。金属氧化物可以减少焊料浸出的损害。在一个实施例中，金属氧化物可以是选自下组的金属的氧化物，该组由以下各项组成：锌(Zn)、镁(Mg)、锡(Sn)、铱(Ir)、钛(Ti)、铑(Rh)、钌(Ru)、铼(Re)、其合金及其混合物。在另一个实施例中，金属氧化物可以是选自下组的金属的氧化物，该组由以下各项组成：锌(Zn)、镁(Mg)、钌(Ru)、其合金以及其混合物。
在另一个实施例中，金属氧化物可以选自下组，该组由以下各项组成：Ir2O3、IrO2、TiO2、Rh2O3、RhO2、RhO3、RuO2、RuO3、RuO4、Re2O3、ReO3、Re2O7、SnO、SnO2、Pb2Ir2O7、Bi2Ir2O7、Lu2Ir2O7、Pb2Rh2O7、Bi2Rh2O7、PB2Ru2O7、Bi2Ru2O7、及其混合物。
金属氧化物的粒径(D50)在一个实施例中为0.1-10μm，在另一个实施例中为0.5-5μm。
基于导电糊料的重量，金属氧化物在一个实施例中为0.5-10wt％，在另一个实施例中为1.0-7wt％，在另一个实施例中为1.5-5wt％。
实例
本发明通过但不限于以下实例来说明。
如表1所示制备银粉。
表1
Figure BDA0001390887970000101
将银粉之一、Si-B-Zn玻璃料和金属氧化物粉末分散在混合器中的有机载体中，并通过三辊研磨机均质化，直至金属粉末良好分散。每种材料的量如表2所示。有机载体是基于有机载体的重量35wt.％的树脂、54wt.％的溶剂和11wt.％的有机添加剂的混合物。通过Brookfield HBT用10rpm速度的14号转子测得的糊料粘度约为340Pa·s。
制备具有竖直狭缝(25μm宽，20μm深)和水平狭缝(25μm宽，20μm深)的氧化铝基板(25mm长，25mm宽，0.6mm厚)。导电糊料以与竖直狭缝之间的水平狭缝交叉的线条图案(500μm宽，16mm长，11μm厚)丝网印刷在氧化铝基板上。该线条图案在150℃下干燥10分钟，然后在850℃下烧制10分钟。
作为在水平狭缝803处的线条图案宽度809与原始线条图案宽度807(500μm)之间的差值测量线扩散，如图8中示出的。
结果示于表2中。在分别使用银粉(A)-(D)的对比实例(Com.Ex.)1-4中，施用的导电糊料在狭缝处铺展开22μm或更多。在银粉末为(E)的实例(Ex.)1中，线扩散为8μm。
表2 (wt.％)
Figure BDA0001390887970000111
接着，检查银粉的混合物。以与实例1相同的方式制备导电糊料，除了使用如表3所示的混合在一起的银粉(D)和(E)。将导电糊料丝网印刷在氧化铝基板上，并且以与实例1相同的方式测量线宽。线扩散在实例2和3分别为8和10。
表3 (wt.％)
Figure BDA0001390887970000112

Claims (6)

1.一种用于制造片式电阻器的方法，包括以下步骤：
制备用竖直狭缝和水平狭缝方形地分割的绝缘基板；
在该绝缘基板上以与这些水平狭缝交叉的方形图案施用导电糊料；
烧制该导电糊料以形成前电极；
在该绝缘基板上施用电阻器糊料以桥接这些前电极；
烧制该电阻器糊料形成电阻器层；
在这些电阻器层上形成修整槽以调节这些电阻器层的电阻率；并且
在这些竖直狭缝和水平狭缝处分裂该绝缘基板以形成片式电阻器；
其中该导电糊料包括（i）包含附聚金属粉末的导电粉末，其中该附聚金属粉末的粒径D50为3-12 mm，并且该附聚金属粉末的比表面积（SA）为3.1-8.0 m2/g，（ii）玻璃料和（iii）有机载体。
2.如权利要求1所述的方法，其中该绝缘基板是陶瓷基板，并且厚度为0.1-2 mm。
3.如权利要求1所述的方法，其中在烧制该导电糊料的步骤中，该烧制峰值温度为700-950°C，在烧制该电阻器糊料的步骤中，该烧制峰值温度为700-950°C。
4.如权利要求1所述的方法，其中这些修整槽通过激光形成，该附聚金属粉末的振实密度为0.5-2.5 g/cm3。
5.如权利要求1所述的方法，其中该附聚金属粉末的金属选自金、银、铂、钯、其合金中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的方法，其中该导电粉末进一步包含附加金属粉末，其中该附加金属粉末的粒径D50为0.8-3 mm，并且该附加金属粉末的比表面积（SA）为1.5-5.0 m2/g，该导电粉末为40-80重量百分比（wt.%），该玻璃料为3-14 wt%，并且该有机载体为10-69 wt.%，其中该wt.%是基于该导电糊料的重量。
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