CN1245340A - 贴片式电阻器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一个贴片式电阻器包括:一对位于基片(11)表面上的主上电极(13a)、一个形成于基片(11)的上表面上跨接两个主上电极(13a)的电阻层(12)、一个覆盖于电阻层(12)之上的外涂层(14b)、一对覆盖于主上电极(13a)的上面并与外涂层(14b)相接触的辅上电极(13b)。每个辅上电极(13b)的组成除了金属材料外还含有玻璃材料,从而使其与外涂层(14b)连成一体。

Description

贴片式电阻器及其制备方法
本发明涉及一种贴片式电阻器及其制备方法，特别是涉及一种在绝缘基片上形成电阻层，并在该层两端备有端电极的贴片式电阻器及其制备方法。
以往已有很多种贴片式电阻器被使用。典型的贴片式电阻器包括一个小的矩形承载基片，在其上面形成一层具有所需电阻值的电阻层，以及与该层相连的两个端电极。为保护该电阻层，在基片上面还有一层保护涂层覆盖着电阻层。
上述贴片式电阻器具有如下缺点：当如前所述的电阻层被保护涂层所覆盖的时候，常常会出现在端电极上面的该保护涂层会凸起很多，从而造成在保护涂层的顶端与端电极的上表面之间的存在很大的不期望的高度差。
由于存在上述的高度差，这样的贴片式电阻器就不能够使用吸附装置(夹持器)来拾取，以致于掉到地上损坏。另一个缺点是当这样的贴片式电阻倒置地安装在印刷电路板上面的时候(例如电阻层位于承载基片的下面)，电阻器就有可能不能够完全与电路板相接触。结果，在电阻器与电路板之间的接触表面上形成了一个不期望的间隙。这个间隙的存在不利于贴片式电阻器与电路板之间的电气的和机械的连接。
日本专利JP-A-4-102302公开了一种克服了上述缺点的贴片式电阻器。如图9和图10所示，已公开的贴片式电阻器包括：一个绝缘基片1、在基片1上面形成的电阻层2、一对端电极3(端电极各位于电阻层2的端部)、一个由直接附在电阻层2上面的内涂层4a和位于其上面的外涂层4b共同组成的玻璃保护涂层4。每个端电极3包括：与电阻层2电接触的主上电极3a、形成于主上电极3a上面的辅上电极3b、位于绝缘基片1端面上的侧电极3c、和在辅上电极3b与侧电极3c表面上的金属镀层3d。
这样，上述贴片式电阻器就能够消除或至少能减小存在于端电极3的上表面与保护涂层4的顶端面之间的高度差。
正如日本专利JP-A-4-102302中所公开的那样，上述贴片式电阻器可以用下述方法制备。
首先，在绝缘基片1的上面施加银浆料，经过干燥和焙烧固化后形成主上电极3a。
然后，在绝缘基片1的上面施加一种料浆，经过干燥和焙烧固化后形成跨接两个主上电极3a的电阻层2。
然后，在电阻层2的上面施加玻璃浆料，经过干燥和焙烧固化后形成内涂层4a。
然后，在内涂层4a的上面施加玻璃浆料，经过干燥和焙烧固化后形成外涂层4b。
然后，分别在其中每个主上电极3a的表面上施加银浆料，经过干燥和焙烧固化后形成每一个与外涂层4b相接触的加厚的辅上电极3b。
然后，分别在绝缘基片1的端面上施加银浆料，经过干燥和焙烧后固化形成每个侧电极3c。
最后，在辅上电极3b和侧电极3c的表面上制成金属镀层3d。
上述工序过程存在有如下缺点。
如上所述，每个制成的辅上电极3b是与外涂层4b相互接触的。但是，根据传统的工艺，辅上电极3b无法完全与外涂层4b相附着。这样，当进行到制备金属镀层3d工序时，金属电镀溶液就有可能流进在外涂层4b与辅上电极3b之间所形成的间隙之中。优选地，重复的热处理工艺，有可能会在外涂层4b与辅上电极3b之间相接触的部位产生不期望的空隙和裂纹，从而减小了无缺陷电阻器成品的产出率。另一方面，大气中的例如硫化物之类的物质也有可能进入到外涂层4b与辅上电极3b之间的间隙中，使得主上电极3a(主成分为银)遭受硫化物腐蚀，从而引起贴片式电阻器的阻值出现不期望的波动。在极端的场合，主上电极3a可能会出现部分分解，以致于达到其连接断开的程度。
因此，本发明的一个目的就是要提供一个能够克服或减小在以往贴片式电阻器中存在的上述问题的贴片式电阻器。本发明的另一个目的是要提供一种制备上述这种贴片式电阻器的方法。
根据本发明的第一方面，提供一种具有如下构成的贴片式电阻器。具体讲该贴片式电阻器包括：一个具有上表面的绝缘基片、一对形成于基片的上表面上分离的主上电极、一个形成于基片的表面上跨接着两个主上电极的电阻层。贴片式电阻器的构成还有一个位于电阻层之上的外涂层，和一对分别位于每个主上电极的上面并与外涂层相接触的分离的辅上电极。外涂层由玻璃材料构成，辅上电极的组成除金属材料外还有玻璃材料。
在上述构造中，由于辅上电极中含有玻璃材料，因此经过焙烧后辅上电极能够完全地与外涂层相互附着，结果就可以防止出现位于辅上电极与外涂层之间的空隙和裂纹。当用这种方式防止了空隙与裂纹的产生时，主上电极就被辅上电极所适当地覆盖，从而防护了由于空气中的硫化物所引起的硫化物腐蚀。
在一个实施例中，在所述的辅上电极组成中的玻璃料与外涂层的玻璃料具有基本相同的软化点。
优选地，辅上电极组成中的玻璃料含有50～75wt％(重量百分比)的PbO和20～35wt％的SiO2。
优选地，外涂层玻璃料含有50～75wt％的PbO和20～35wt％的SiO2。
在另一个实施例中，所述辅上电极构成中的金属材料为银。
根据本发明的第二方面，在此提供一种制备贴片式电阻器的方法，其包括如下工艺步骤：在绝缘基片的上面施加金属浆料，经过干燥和焙烧固化形成一对分离的主上电极。在绝缘基片上面施加一种料浆，经过干燥和焙烧固化后形成跨接两个主上电极的电阻层。在电阻层的上面施加玻璃浆料，经过干燥和焙烧固化后形成外涂层。分别在其中每个主上电极3a的表面上施加金属浆料，经过干燥和焙烧固化后形成每一个与外涂层相接触的辅上电极，其中金属浆料内含有玻璃材料。
根据上述制备方法，由于在辅上电极的金属浆料中含有玻璃材料，当在高温焙烧的时候，其焙烧温度高于外涂层中玻璃组分的软化温度也高于辅上电极的金属浆料中玻璃组分的软化温度，就会在辅上电极与外涂层的连接区域发生辅上电极中玻璃的熔解并伴有外涂层的熔融，这样辅上电极就会完全地与外涂层相互附着，从而就可以防止在辅上电极与外涂层之间出现不期望的空隙和裂纹。从而，即使在辅上电极上面再施加附加层(如金属镀层)，也可以防止金属镀液进入到达被辅上电极和外涂层所覆盖着的主上电极的面上。同样的，空气中的硫化物也无法到达主上电极，从而有效地防止了硫化物对电极的腐蚀。
优选地，在辅上电极的金属浆料中的玻璃料与外涂层玻璃浆料中的玻璃组分具有基本相同的软化点。
焙烧辅上电极金属浆料的工序可以在焙烧完外涂层玻璃浆料之后，在高于上述软化点的温度下进行。
另一方面，也可以在高于所述的玻璃软化点的温度下，同时焙烧辅上电极的金属浆料和外涂层的玻璃浆料。这样的话，由于同时完成外涂层和辅上电极的焙烧工序，就会减少焙烧次数，从而减少制造成本。
在优选实施例中，在用于外涂层的玻璃浆料中含有的玻璃组分为50～75wt％的PbO和20～35wt％的SiO2。
优选地，在用于辅上电极金属浆料的玻璃材料中含有的玻璃原料为50～75wt％的PbO和20～35wt％的SiO2
优选地，在辅上电极的金属浆料中，玻璃原料所含的比例为0.3～15wt％。
在另一个实施例中，在辅上电极金属浆料中所含的银粉具有不大于1.5m2/g的比表面积。
下面结合附图对本发明的其它特点和优点作详细的说明。
图1～图6是表示根据本发明制备贴片式电阻器的相继工序步骤的透视图。
图7是根据图1～图6所示步骤制出的贴片式电阻器的透视图。
图8是沿图7中VIII-VIII线剖开的截面图。
图9是传统贴片式电阻器的透视图。
图8是沿图9中X-X线剖开的截面图。
以下结合附图对于本发明的实施例作进一步说明。
图7和图8表示了本发明实例的贴片式电阻器，这个实例的贴片式电阻器包括：由氧化铝或陶瓷等绝缘材料构成的绝缘基片11、一对位于绝缘基片11的上面分离的主上电极13a、一个与主上电极13a相互电连接的电阻层12。
电阻层12的上面覆盖有保护涂层，该保护涂层包括直接覆在电阻层12上面的玻璃材料的内涂层14a，和在其上面的外涂层14b。电阻层12与内涂层14a一起经过激光修整以调整电阻值，对此将在下面进一步说明。
辅上电极13b形成于每个主上电极13a的上面彼此电接触，这里的辅上电极的组成中除了金属材料之外还有玻璃材料。
侧电极13c形成于绝缘基片11的两个端面与相应位置的主上电极13a和辅上电极13b彼此电接触。然后在辅上电极13b以及位于或相邻于绝缘基片11端面上的侧电极13c的表面上覆盖一个金属镀层，该金属镀层包括一个镀镍层和一个焊料镀层(或锡层)。
上述结构的贴片式电阻器可以用下述方法制备。
首先，如图1所示，在绝缘基片11的上面施加金属浆料，经过干燥和焙烧固化后形成主上电极13a。上述金属浆料含有比表面积约为3.5m2/g的银粉颗粒
接下来如图2所示，在绝缘基片11上面施加一种料浆并使之部分覆盖每个主上电极13a，经过干燥和焙烧固化后形成电阻层12。另一方面电阻层12也可以先于主上电极13a之前制备。
然后，如图3所示，在电阻层12的上面施加玻璃浆料，经过干燥和焙烧固化后形成内涂层14a。
接下来，将检测探头(未出示)加在两个主上电极13a之上进行电阻测量，通过发射激光束在电阻层12和下外涂层14a的上面刻出修整槽15，直到所测量出的电阻层12的电阻值落入到预定的公差范围之内。
然后，如图4所示，在内涂层14a的上面施加玻璃浆料，经过干燥之后在高于玻璃浆料中玻璃组分的软化点的温度下焙烧，从而制成外涂层14b。优选地，在外涂层14a的玻璃浆料中，含有的玻璃组分为50～75wt％的PbO和20～35wt％的SiO2具有软化点温度为540～570℃。对于这样组成的玻璃材料，外涂层14b的焙烧温度为600～620℃。
接下来如图6所示，分别在其中每个主上电极3a的表面上施加金属浆料，经过干燥和焙烧固化后形成每一个辅上电极13b。优选地，所使用的金属浆料为含有0.3～15wt％玻璃料的银浆料，其玻璃料的组分为50～75wt％的PbO和20～35wt％的SiO2，具有软化点温度为540～570℃。对于这样组成的玻璃材料，辅上电极13b的焙烧温度为600～620℃。
然后，如图6所示，分别在绝缘基片11的端面上施加金属浆料，然后经过干燥和焙烧制成每个侧电极13c。
最后，如图7和图8所示，通过首先镀镍然后镀焊料(或锡)，在辅上电极13b和侧电极13c的表面上形成每个镀金属层13d。
根据本发明，在辅上电极13b的金属浆料中含有玻璃材料，特别是该玻璃料的软化点与外涂层14b的软化点温度基本相同，并且在高于上述软化点的温度下进行焙烧工序。这样，就会使辅上电极13b的金属浆料中的玻璃料熔化，并伴随着外涂层14b中的玻璃料熔融，这样就会在辅上电极13b与外涂层14b的每个接触点处相互完全融为一体。如果同时焙烧外涂层14b的玻璃浆料和辅上电极13b的金属浆料，使它们同时熔解并在彼此相互接触点处出现熔融。结果外涂层14b和辅上电极13b就整体形成。
另一个实施例如下，在用于外涂层14b的玻璃浆料中，含有的玻璃组分为50到75wt％的PbO和20到35wt％的SiO2；在辅上电极13b的金属浆料中，含有的玻璃组分为50到75wt％的PbO和20到35wt％的SiO2。对于这样的成分组成，两种玻璃料中玻璃组成的软化点温度确实都几乎同样为540～570℃，从而将它们在600～620℃温度下进行焙烧。
根据本发明，每个辅上电极13b都与外涂层14b确实地成为一体，从而就有可能防止在辅上电极13b与外涂层14b之间出现由于重复热处理而产生的空隙和裂纹。因此，在实施金属镀层3d的工序过程中，能够完全有效地阻止了金属镀液进入到主上电极13a的表面上。
根据本发明所进行的试验可以得出，如果辅上电极13b的银浆料中所使用的银粉颗粒与主上电极13a和侧电极13c的相同，具有的比表面积为3.5m2/g，或者平均粒径为1μm，就会出现辅上电极13b的银浆料比外涂层14b的玻璃浆料收缩的速度更快且范围更大。这样，在辅上电极13b在与外涂层14b相接触的部位趋于牵引外涂层14b，从而在外涂层14b处产生裂纹，或者出现辅上电极13b与外涂层14b之间的剥离。
反过来，如果辅上电极13b的银浆料中所使用的银粉颗粒具有的比表面积为1.0m2/g，或者平均粒径为2～3μm，则辅上电极13b的银浆料的收缩就会比前述情形更小更慢，这样前面所说的裂纹和剥离出现的几率就会大大减少。
作为实施例来说，本发明很明显地可以在许多地方可以加以改变，但这些改变都认为是背离本发明的基本宗旨，并且所有这些对于本领域技术人员来说显而易见的改变都应该包含在所附权利要求书的范围内。

Claims (13)

1、一个贴片式电阻器，其特征在于，它包括：
一个具有上表面的绝缘基片；
一对形成于基片的上表面上的分离的主上电极；
一个形成于基片的上表面上跨接两个主上电极的电阻层；
一个形成于电阻层之上的由玻璃材料构成的外涂层；
一对分别覆盖于每个主上电极的上面并与外涂层相接触的分离的辅上电极；
其中，每个辅上电极的组成除金属材料外还含有玻璃材料。
2、根据权利要求1所述的贴片式电阻器，其特征在于，所述的辅上电极组成中的玻璃料与外涂层玻璃料具有基本相同的软化点。
3、根据权利要求2所述的贴片式电阻器，其特征还在于所述的辅上电极组成中的玻璃料含有50～75wt％(重量百分比)的PbO和20～35wt％的SiO2。
4、根据权利要求2所述的贴片式电阻器，其特征在于，外涂层的玻璃材料含有50～75wt％的PbO和20～35wt％的SiO2。
5、根据权利要求1所述的贴片式电阻器，其特征在于，所述的辅上电极组成中的金属材料为银。
6、一种制备贴片式电阻器的方法由如下步骤组成：
在绝缘基片的上面施加金属浆料，经过干燥和焙烧固化后形成一对分离的主上电极；
在绝缘基片的上面施加一种料浆，经过干燥和焙烧固化后形成跨接两个主上电极的电阻层；
在电阻层的上面施加玻璃浆料，经过干燥和焙烧固化后形成外涂层；以及
在每个主上电极的表面上施加金属浆料，经过干燥和焙烧固化后形成一对与外涂层相接触的辅上电极；
其中，在上述辅上电极的金属浆料中含有玻璃材料。
7、根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的辅上电极的金属浆料中的玻璃料与外涂层玻璃材料具有基本相同的软化点。
8、根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，当焙烧完外涂层的玻璃浆料之后，在高于所述的玻璃软化点的温度下焙烧辅上电极的金属浆料。
9、根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在高于所述的玻璃软化点的温度下，同时焙烧辅上电极的金属浆料和外涂层的玻璃浆料。
10、根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在用于外涂层玻璃浆料中，含有的玻璃组分为50～75wt％的PbO和20～35wt％的SiO2。
11、根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在用于辅上电极金属浆料的玻璃料中，含有的玻璃组分为50～75wt％的PbO和20～35wt％的SiO2。
12、根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在辅上电极的金属浆料中，玻璃料所含的比例为0.3～15wt％。
13、根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在辅上电极金属浆料中所含的银粉颗粒具有不大于1.5m2/g的比表面积。
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