DE102017000139B4 - Elektrische Komponente und Verfahren für die Herstellung einer elektrischen Komponente - Google Patents

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Abstract

Elektrische Komponente (100), die einen Hauptkörper (101), eine Klemmenelektrode (104) auf mindestens einer Seite des Hauptkörpers (101) und eine Heißschmelzpolymerschicht (105) auf der Klemmenelektrode (104) umfasst, wobei die Heißschmelzpolymerschicht ein Metallpulver, ein Polymer und ein Wachs umfasst.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Komponente und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
  • STAND DER TECHNIK DER ERFINDUNG
  • Eine elektrische Komponente wird mithilfe eines Lots auf eine Schaltung montiert. Das Lot muss sich glatt auf einer Klemmenelektrode der elektrischen Komponente ausbreiten. Die Lotschicht, die Hohlräume aufweist, könnte sich negativ auf die elektrischen Eigenschaften der elektrischen Komponente auswirken.
  • EP 0 720 187 A1 offenbart einen Mehrschichtkondensator, der eine Klemmenelektrode aufweist, die aus einer Zusammensetzung hergestellt ist, die ein Silberteilchen, eine Glasfritte, die einen Glasübergangspunkt von 400-500 °C und einen Glaserweichungspunkt von 400-550 °C aufweist, und ein organisches Vehikel enthält.
  • EP 2 243 592 A1 offenbart ein Lötflussmittel und eine Lötverbindungsstruktur zum Verbinden von elektrischen Komponenten auf einem elektrischen Bauelement, welches großen Temperatur-Differenzen ausgesetzt ist.
  • DE 100 56 355 A1 betrifft eine Flußmittelzusammensetzung für eine Lötpaste, welche Zusammensetzung zum Löten verwendet wird, wenn elektronische Bauelemente oder dergleichen auf eine gedruckte Schaltungsplatte montiert werden. Diese Erfindung betrifft auch ein Packungssubstrat, das unter Verwendung einer Lötpaste gebildet wird, die diese Flußmittelzusammensetzung für eine Lötpaste enthält, und eine Steuervorrichtung, an die das Packungssubstrat montiert ist.
  • US 2005 / 0 056 687 A1 betrifft ein wärmehärtendes Flussmittel, das für die Lötverbindung von elektronischen Teilen einer Halbleiteranordnung geeignet ist, und eine Lötpaste, die das Flussmittel verwendet.
  • DE 31 35 921 A1 bezieht sich auf eine leitende bzw. elektrisch leitfähige Paste, auf aus dieser Paste hergestellte, elektrisch leitende Formkörper, auf die Herstellung dieser Formkörper sowie auf Glasperlen mit einem leitenden Überzug für die Herstellung der leitenden Paste und der elektrisch leitenden Formkörper.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe besteht darin, eine elektrische Komponente, die mit wenigen Hohlräumen gelötet werden soll, bereitzustellen.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine elektrische Komponente, die einen Hauptkörper, eine Klemmenelektrode auf mindestens einer Seite des Hauptkörpers und eine Heißschmelzpolymerschicht auf der Klemmenelektrode umfasst, wobei die Heißschmelzpolymerschicht ein Metallpulver, ein Polymer und ein Wachs umfasst.
  • Eine andere Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung einer elektrischen Komponente, umfassend die Schritte des: Bereitstellens eines Hauptkörpers der elektrischen Komponente umfassend eine Klemmenelektrode, die auf mindestens einer Seite des Hauptkörpers gebildet ist; Aufbringens einer Heißschmelzpolymerpaste auf die Klemmenelektrode, wobei die Heißschmelzpolymerpaste ein Metallpulver, ein Polymer, ein Wachs und ein Lösungsmittel umfasst; und Trocknens des aufgebrachten Heißschmelzpolymers.
  • Eine elektrische Komponente, die mit wenigen Hohlräume gelötet wird, kann durch die Erfindung bereitgestellt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1 ist eine schematische Querschnittszeichnung der elektrischen Komponente.
    • 2 ist eine schematische Querschnittszeichnung der elektrischen Vorrichtung vor dem Löten.
    • 3 ist eine schematische Querschnittszeichnung der elektrischen Komponente nach dem Löten.
    • 4 ist eine Seitenansicht eines Prüflings der elektrischen Komponente, die in dem Beispiel verwendet wird.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine elektrische Komponente und ein Verfahren zum Löten der elektrischen Komponente werden unten erklärt.
  • Elektrische Komponente
  • Eine elektrische Komponente 100 ist als Kondensator in 1 gezeigt. Der Kondensator 100 umfasst in einer Ausführungsform einen Hauptkörper 101, Klemmenelektroden 104 auf beiden Seiten des Hauptkörpers und Heißschmelzpolymerschichten 105 auf den Klemmenelektroden. Die Klemmenelektrode 104 ist als eine Elektrode definiert, die elektrisch und physisch mit einem externen leitfähigen Element, wie einer Schaltung, verbunden ist. Der Hauptkörper 101 des Kondensators ist ein Schichtstoff, der in einer Ausführungsform isolierende Keramikschichten 102 und interne Elektroden 103 umfasst.
  • Die Klemmenelektrode 104 kann in einer Ausführungsform eine Elektrode vom gebrannten Typ oder eine Elektrode vom ausgehärteten Typ sein. Die Elektrode vom gebrannten Typ kann in einer Ausführungsform durch Aufbringen einer leitfähigen Paste, die typischerweise ein leitfähiges Pulver, eine Glasfritte und ein organisches Vehikel umfasst, und Brennen der leitfähigen Paste gebildet werden. Die Brenntemperatur beträgt in einer Ausführungsform 400 bis 1000 °C.
  • Die Elektrode vom ausgehärteten Typ kann in einer Ausführungsform durch Aufbringen einer wärmeaushärtbaren leitfähigen Paste, die typischerweise ein leitfähiges Pulver und ein Duroplastpolymer umfasst, und Aushärten der wärmeaushärtbaren leitfähigen Paste gebildet werden. Die Aushärtungstemperatur beträgt in einer Ausführungsform 120 bis 390 °C. Das leitfähige Pulver kann in einer anderen Ausführungsform aus der Gruppe ausgewählt werden bestehend aus Silber, Gold, Platin, Kupfer, Nickel und einer Mischung davon. Die Klemmenelektrode 104 ist in einer Ausführungsform 5 bis 100 µm dick.
  • Die Heißschmelzpolymerschicht 105 wird auf den Klemmenelektroden 104 gebildet. Die Heißschmelzpolymerschicht 105 schmilzt bei einer Reflow-Temperatur. Reflow ist ein Erhitzungsverfahren zum Löten der elektrischen Komponente und der Schaltung. Die Heißschmelzpolymerschicht 105 ist in einer Ausführungsform 1 bis 30 µm dick, in einer anderen Ausführungsform 3 bis 25 µm dick und in einer anderen Ausführungsform 5 bis 15 µm dick.
  • Die Heißschmelzpolymerschicht 105 umfasst ein Metallpulver, ein Polymer und ein Wachs. Die Heißschmelzpolymerschicht 105 umfasst in einer Ausführungsform keine Glasfritte. Die Heißschmelzpolymerschicht 105 umfasst in einer anderen Ausführungsform kein Vernetzungsmittel.
  • Das Verfahren zum Herstellen der elektrischen Komponente umfasst die Schritte des Bereitstellens einer elektrischen Komponente umfassend einen Hauptkörper und eine Klemmenelektrode auf mindestens einer Seite des Hauptkörpers, das Aufbringen einer Heißschmelzpolymerpaste auf die Klemmenelektrode und das Trocknen der aufgebrachten Heißschmelzpolymerpaste. Die Heißschmelzpolymerschichten 105 können auf die Klemmenelektrode 104 in einer Ausführungsform beispielsweise durch Eintauchen, Siebdruck und Transferdruck aufgebracht werden. Die aufgebrachte Heißschmelzpolymerpaste wird dann zum Entfernen des Lösungsmittels ausgetrocknet. Die Trocknungstemperatur kann in einer Ausführungsform 50 bis 200 °C, in einer anderen Ausführungsform 60 bis 180 °C und in einer anderen Ausführungsform 90 bis 160 °C betragen.
  • Die Heißschmelzpolymerschicht 105 kann in einer anderen Ausführungsform auf der Klemmenelektrode 104 teilweise gebildet werden. Die Heißschmelzpolymerschicht 105 kann auf der Klemmenelektrode zumindest im Berührungsbereich mit einer Lotpaste, wie sie darauf montiert wird, gebildet werden. Mindestens 70 % der Oberfläche der Klemmenelektrode 104 können in einer anderen Ausführungsform mit der Heißschmelzpolymerschicht 105 bedeckt werden. Die Heißschmelzpolymerschicht 105 kann in einer anderen Ausführungsform auf der gesamten Oberfläche der Klemmenelektrode 104 gebildet werden.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die Klemmenelektrode sich nur auf einer Seite des Hauptkörpers befinden. Die elektrische Komponente kann in einer anderen Ausführungsform einen Hauptkörper, eine Klemmenelektrode auf nur einer Seite des Hauptkörpers und eine Heißschmelzpolymerschicht auf der Klemmenelektrode umfassen. Die Klemmenelektrode kann in einer anderen Ausführungsform auf einer unteren Fläche des Hauptkörpers 101 gebildet werden. Die untere Fläche des Hauptkörpers ist die Seite, die in einer anderen Ausführungsform der Schaltung zugewandt ist.
  • Die elektrische Komponente 100 ist in einer Ausführungsform auf einer elektrischen Leiterplatte, wie in 2 gezeigt, montiert. Die elektrische Leiterplatte umfasst in einer Ausführungsform ein Substrat 201 und eine Schaltung 202 auf der Oberfläche des Substrats. Das Substrat 201 kann in einer Ausführungsform steif oder flexibel sein. Das Substrat 201 kann in einer anderen Ausführungsform ein Papierphenolsubstrat, ein Papierepoxidsubstrat, ein Glasepoxidsubstrat, ein Keramiksubstrat, ein Niedertemperatur-Einbrandkeramik- (LTCC-) Substrat, eine Polymerfolie, ein Glassubstrat, ein Keramiksubstrat oder eine Kombination davon sein. Die Schaltung 202 kann in einer Ausführungsform mit einem plattierten Metall, einer Metallfolie oder einer leitfähigen Dickschichtpaste hergestellt werden.
  • Eine Lotpaste 203 wird in einer Ausführungsform auf die Schaltung 202 aufgebracht. Die Lotpaste 203 umfasst in einer Ausführungsform ein Lotpulver und ein Flussmittel. Das Lotpulver ist eine Metalllegierung, die ein Metall enthält, das einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist. Die Lotpaste 203 umfasst in einer Ausführungsform ein Lotpulver ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sn/Pb, Sn/Pb/Bi, Sn/Sb, Sn/Cu, Sn/Ag/Cu, Sn/Zn/Bi, Sn/Zn/Al, Sn/Ag/In/Bi und Sn/Ag/Cu/Ni und einer Mischung davon.
  • Die Lotpaste 203 ist in einer anderen Ausführungsform bleifrei. Ein bleifreies Lot ist umweltfreundlich, führt jedoch oft zu einer geringeren Lötbarkeit im Vergleich mit einem bleihaltigen Lot. Die elektrische Komponente der vorliegenden Erfindung könnte selbst bei Verwendung einer bleifreien Lotpaste ausreichend Lötbarkeit aufweisen.
  • Die Lotpaste ist auf dem Markt beispielsweise als Eco solder® von Senju Metal Industry Co., Ltd., Evasol® von Ishikawa Metal Co., Ltd. und Fine solder® von Matsuo Handa Co., Ltd. käuflich.
  • Die elektrische Komponente 100 ist in einer Ausführungsform auf der Lotpaste 203 als Heißschmelzpolymerschichten 105 darauf, wie in 2 gezeigt, montiert.
  • Die Anordnung wird dann durch den sogenannten „Reflow“ erhitzt, wobei das Lot durch die Hitze schmilzt, um die elektrischen Komponenten 100 und die Schaltung 202 elektrisch und physisch zu verbinden. Das Erhitzen kann durch Hindurchführen der Anordnung durch einen Reflow-Ofen oder unter einer Infrarotlampe oder durch Löten einzelner Lötstellen mit einem Heißluftstift durchgeführt werden.
  • Die Reflow-Temperatur beträgt in einer Ausführungsform 100 bis 350 °C, in einer anderen Ausführungsform 150 bis 310 °C, in einer anderen Ausführungsform 200 bis 290 °C. Die Reflow-Zeit beträgt in einer Ausführungsform 1 bis 60 Sekunden, in einer anderen Ausführungsform 4 bis 30 Sekunden und in einer anderen Ausführungsform 6 bis 20 Sekunden. Die Erhitzungstemperatur und -zeit ist unter Berücksichtigung ihrer Kombination, wie beispielsweise niedere Temperatur für lange Zeit und hohe Temperatur für kurze Zeit, einstellbar.
  • Die Lotpaste 203 schmilzt, um sich auf den Klemmenelektroden 104 aufwärts auszubreiten, wobei die Heißschmelzpolymerschicht während des Reflows, wie in 3 gezeigt, aufschmilzt. Das Metallpulver in der Heißschmelzpolymerschicht 105 könnte mit dem geschmolzenen Lot 203 zu einer Legierung schmelzen. Das Polymer in der Heißschmelzpolymerschicht könnte sich hinwegbewegen, während das geschmolzene Lot sich auf der Klemmenelektrode aufgrund seines höheren spezifischen Gewichts ausbreitet. Das spezifische Gewicht des Lots beträgt in einer Ausführungsform 7 bis 10 g/cm3. Das spezifische Gewicht des Polymers beträgt in einer Ausführungsform 0,8 bis 2,0.
  • Die elektrische Komponente 100 kann in einer Ausführungsform aus der Gruppe ausgewählt werden bestehend aus einem Widerstand, einem Kondensator, einem Induktor und einem Halbleiterchip.
  • Die Heißschmelzpolymerpaste zum Bilden der Heißschmelzpolymerschicht wird im Folgenden erklärt. Die Heißschmelzpolymerpaste umfasst ein Metallpulver, ein Polymer, ein Wachs und ein Lösungsmittel.
  • Metallpulver
  • Das Metallpulver kann in einer Ausführungsform aus der Gruppe ausgewählt werden bestehend aus Silber, Kupfer, Gold, Palladium, Platin, Rhodium, Nickel, Aluminium, Gallium, Indium, Zinn, Zink, Wismuth und einer Mischung davon. Das Metallpulver kann in einer anderen Ausführungsform aus der Gruppe ausgewählt werden bestehend aus Silber, Nickel, Zinn, Zink, Wismuth und einer Mischung davon. Das Metallpulver kann in einer anderen Ausführungsform Silber sein.
  • Das Metallpulver kann in einer Ausführungsform gestaltmäßig flockig, kugelförmig, sphärulitisch oder eine Mischung davon sein. Das Metallpulver kann in einer anderen Ausführungsform gestaltmäßig flockig sein. Das Metallpulver kann in einer anderen Ausführungsform kugelförmig sein.
  • Der Teilchendurchmesser (D50) des Metallpulvers kann in einer Ausführungsform 0,5 bis 20 µm, in einer anderen Ausführungsform 0,7 bis 15 µm, in einer anderen Ausführungsform 0,9 bis 10 µm, in einer anderen Ausführungsform 1 bis 5 µm, in einer anderen Ausführungsform 0,5 bis 2 µm, in einer anderen Ausführungsform 3 bis 5 µm betragen. Das Metallpulver mit einer derartigen Teilchengröße kann in dem organischen Vehikel gut dispergiert sein. Der Teilchendurchmesser (D50) wird durch Messen der Verteilung der Pulverdurchmesser unter Anwendung eines Laserbeugungsstreuungsverfahrens mit Microtrac, Modell X-100, erhalten werden.
  • Polymer
  • Die Heißschmelzpolymerschicht umfasst ein Polymer. Das Metallpulver wird in dem Polymer dispergiert. Das Polymer ist bei 25 °C in einem organischen Lösungsmittel, das in der Heißschmelzpolymerpaste verwendet wird, löslich.
  • Der Glasübergangspunkt (Tg) des Polymers beträgt in einer Ausführungsform -25 bis 180 °C, in einer anderen Ausführungsform 10 bis 168 °C, in einer anderen Ausführungsform 120 bis 180 °C, in einer anderen Ausführungsform 10 bis 50 °C. Das Polymer beginnt bei seinem Glasübergangspunkt steife kristalline und elastische amorphe Regionen abzuwechseln.
  • Das Molekulargewicht (Mw) des Polymers beträgt in einer Ausführungsform 500 bis 300.000, in einer anderen Ausführungsform 10.000 bis 260.000, in einer anderen Ausführungsform 13.000 bis 230.000, in einer anderen Ausführungsform 50.000 bis 200.000 und in einer anderen Ausführungsform 100.000 bis 190.000.
  • Das Polymer kann in einer Ausführungsform aus der Gruppe ausgewählt werden bestehend aus Ethylcellulose, Polyvinylbutyralharz, Phenoxyharz, Hydroxypropylcelluloseharz, Polyesterharz, phenolischem Harz, Epoxidharz, Acrylharz, Melaminharz, Polyimidharz, Polyamidharz, Polystyrolharz, Butyralharz, Polyvinylalkohol, Polyurethanharz, Siliconharz und einer Mischung davon. Das Polymer kann in einer anderen Ausführungsform aus der Gruppe ausgewählt werden bestehend aus Ethylcellulose, Polyvinylbutyralharz, Phenoxyharz, Polyesterharz, Epoxidharz und einer Mischung davon. Das Polymer umfasst in einer anderen Ausführungsform Ethylcellulose. Die Heißschmelzpolymerpaste umfasst in einer anderen Ausführungsform kein Duroplastpolymer.
  • Das Polymer ist in einer Ausführungsform thermoplastisch.
  • Das Polymer beträgt in einer anderen Ausführungsform 0,5 bis 20 Gewichtsteile, in einer anderen Ausführungsform 1 bis 15 Gewichtsteile, in einer anderen Ausführungsform 1,5 bis 10 Gewichtsteile, in einer anderen Ausführungsform 2 bis 7 Gewichtsteile im Vergleich mit 100 Gewichtsteilen des Metallpulvers.
  • Wachs
  • Wachs ist ein Typ Lipid, das bei 20 °C verformbar ist und bei 30 bis 300 °C flüssig wird. Der Schmelzpunkt des Wachses beträgt in einer anderen Ausführungsform 30 bis 300 °C. Das Wachs wird in einer anderen Ausführungsform aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus Pflanzenwachs, tierischem Wachs, Mineralwachs, Petroleumwachs, synthetischem Wachs und einer Mischung davon.
  • Das Pflanzenwachs wird aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus Myrthenwachs, Candelillawachs, Carnaubawachs, Rhizinusöl, Espartowachs, Jojobaöl, Ouricurywachs, Reiskleiewachs, Sojawachs, Talkbaumwachs und einer Mischung davon.
  • Das tierische Wachs wird in einer anderen Ausführungsform aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus Bienenwachs, Wollwachs, Schellackwachs, Walrat und einer Mischung davon.
  • Das Mineralwachs wird in einer anderen Ausführungsform aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus Ceresinwachs, Montanwachs, Montanesterwachs, Paraffinwachs, mikrokristallinem Wachs, Ozoceritwachs, Torfwachs und einer Mischung davon.
  • Das Petroleumwachs wird in einer anderen Ausführungsform aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus Paraffinwachs, mikrokristallinem Wachs, Petrolat und einer Mischung davon.
  • Das synthetische Wachs wird aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus Fischer-Tropsch-Wachs, Polyethylenwachs, Polyolefinwachs, Polypropylenwachs, Amidwachs, gehärtetem Öl, Fettsäurewachs, Fettsäureesterwachs und einer Mischung davon. Das Fettsäurewachs ist in einer Ausführungsform Stearinsäure.
  • Das Wachs wird in einer anderen Ausführungsform aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus Myrthenwachs, Candelillawachs, Carnaubawachs, Rhizinusöl, Espartowachs, Jojobaölwachs, Ouricurywachs, Reiskleiewachs, Sojawachs, Talkbaumwachs, Bienenwachs, Wollwachs, Schellackwachs, Walrat, Ceresinwachs, Montanwachs, Montanesterwachs, Paraffinwachs, mikrokristallinem Wachs, Ozoceritwachs, Torfwachs, Paraffinwachs, mikrokristallinem Wachs, Petrolatwachs, Fischer-Tropsch-Wachs, Polyethylenwachs, Polyolefinwachs, Polypropylenwachs, Amidwachs, Fettsäurewachs, Fettsäureesterwachs und einer Mischung davon.
  • Das Wachs wird in einer anderen Ausführungsform aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus Rhizinusöl, Montanwachs, Montanesterwachs, Polyethylenwachs, Polypropylenwachs, Amidwachs, Fettsäurewachs und einer Mischung davon.
  • Das Wachs besteht in einer anderen Ausführungsform aus 0,1 bis 50 Gewichtsteilen, in einer anderen Ausführungsform 1 bis 38 Gewichtsteilen, in einer anderen Ausführungsform 2 bis 15 Gewichtsteilen.
  • Lösungsmittel
  • Das Lösungsmittel kann zum Lösen des Polymers verwendet werden. Das Lösungsmittel verdampft während des Austrocknens der Heißschmelzpolymerpaste auf der Klemmenelektrode.
  • Das Lösungsmittel beträgt in einer Ausführungsform 2 bis 60 Gewichtsteile, in einer anderen Ausführungsform 9 bis 50 Gewichtsteile, in einer anderen Ausführungsform 15 bis 40 Gewichtsteile im Vergleich mit 100 Gewichtsteilen des Metallpulvers.
  • Der Siedepunkt des Lösungsmittels kann in einer Ausführungsform 120 bis 350 °C, in einer anderen Ausführungsform 160 bis 320 °C, in einer anderen Ausführungsform 200 bis 290 °C betragen.
  • Das Lösungsmittel kann in einer Ausführungsform ein organisches Lösungsmittel sein.
  • Das Lösungsmittel kann in einer anderen Ausführungsform aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus Texanol, 1-Phenoxy-2-propanol, Terpineol, Carbitolacetat, Ethylenglycol, Butylcarbitol, Dibutylcarbitol, Dibutylacetatpropylenglycolphenylether, Ethylenglycolmonobutylether und einer Mischung davon.
  • Das Lösungsmittel kann zum Einstellen der Viskosität der Heißschmelzpolymerpaste verwendet werden, so dass sie zum Aufbringen auf das Substrat vorzuziehen ist. Die Viskosität der Polymerpaste beträgt in einer Ausführungsform 10 bis 300 Pa·s, durch Brookfield-HBT mit einer #14-Spindel bei 10 UpM gemessen. Im Falle des Eintauchens kann die Viskosität der leitfähigen Paste 10 bis 120 Pa·s betragen.
  • Zusatzmittel
  • Ein Zusatzmittel, wie beispielsweise ein Tensid, ein Dispergierhilfsmittel, ein Stabilisator und ein Weichmacher, kann der Polymerpaste auf der Basis einer erwünschten Eigenschaft zugegeben werden.
  • BEISPIEL
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die Heißschmelzpolymerpaste wurde wie folgt hergestellt.
  • Ein kugelförmiges Silberpulver wurde in einer Mischung von Ethylcellulose (Mw: etwa 180.000, Tg: 130 °C, Ethocel® STD-100, Dow Chemical Company), einem Lösungsmittel und einem Polypropylenwachs (CERAFLOUR® 970, BYK-Chemie Japan) durch gutes Mischen in einer Mischvorrichtung, gefolgt von einer Dreiwalzenmühle, bis das Metallpulver gut dispergiert war, dispergiert. Das Polypropylenwachs war ein synthetisches Wachs. Das Lösungsmittel war eine Mischung von Texanol und 1-Phenoxy-2-propanol. Die Viskosität der Paste wurde durch Zugeben des Lösungsmittels bis zu etwa 30 Pa·s, durch Brookfield-HBT mit einer #14-Spindel bei 50 UpM gemessen, eingestellt. Der Teilchendurchmesser (D50) des Silberpulvers betrug 1,3 µm. Die Menge jedes Materials ist in Tabelle 1 gezeigt.
  • Die oben hergestellte Heißschmelzpolymerschicht wurde auf die Elektrode vom ausgehärteten Typ 402 siebgedruckt, die auf einem Keramiksubstrat 401, wie in 4 gezeigt, gebildet wurde. Die Elektrode vom ausgehärteten Typ 402 wurde vorher hergestellt, durch Siebdrucken einer wärmeaushärtbaren leitfähigen Paste auf das Keramiksubstrat 401, gefolgt von Erhitzen 170 °C 30 Minuten lang gebildet. Die Elektrode vom ausgehärteten Typ bestand aus 91 Gew.-% eines Kupferpulvers und 9 Gew.-% eines Phenolharzes. Die Elektrode vom ausgehärteten Typ 402 war ein 12 mm breites, 25 mm langes, 22 µm dickes Quadrat. Die gedruckte Heißschmelzpaste 403 wurde 30 Minuten lang bei 120 °C erhitzt, wodurch das Lösungsmittel in der Paste verdampfte. Die Heißschmelzpolymerschicht 403 war ein 12 mm breites, 25 mm langes und 15 µm dickes Quadrat.
  • Eine Pb-freie Lotpaste 404 (Sn/Ag/Cu = 96,5/3/0,5, M705, Senju Metal Industry Co., Ltd.) wurde auf die Heißschmelzpolymerschicht 403 siebgedruckt. Das Muster der Lotpaste 404 war ein im Durchmesser 6 mm großer und 200 µm dicker Kreis.
  • Das Keramiksubstrat mit den Schichten der Elektrode, der Heißschmelzpaste und der Lotpaste wurde 30 Sekunden lang auf eine Heizplatte für den Reflow bei 240 °C positioniert. Während des Reflows schmolz die Lotpaste, um sich auf der Elektrode auszubreiten.
  • Nach dem Abkühlen auf die Raumtemperatur wurde die Anzahl von Hohlräumen, die in einer Lotschicht in einem Einheitsbereich 1 mm2 erschienen sind, visuell gezählt.
  • Der Hohlraum nahm ab, wenn die Heißschmelzpaste das Wachs wie in Beispiel (Bsp.) 1 bis 6 gezeigt, enthielt, im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel (Vergl.-Beisp.) 1. Eine genügende Lötbarkeit mit Ausbreiten wurde bei allen Beispielen und dem Vergleichsbeispiel beobachtet. Tabelle 1
    (Gewichtsteile)
    Vergl.-Bsp. 1 Bsp. 1 Bsp. 2 Bsp. 3 Bsp. 4 Bsp. 5 Bsp. 6
    Ag-Pulver 100 100 100 100 100 100 100
    Ethylcelluloseharz 5 5 5 5 5 5 2.5
    Lösungsmittel 75 75 75 75 75 75 52,5
    Polypropylenwachs 0 3 6 10 15 30 10
    Hohlräume 8,8 0,7 0,3 0,3 2,8 3,3 0,9
  • Als nächstes wurde die Wachsart untersucht. Das Keramiksubstrat mit den Elektrodenschichten, der Heißschmelzpaste und der Lotpaste wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 oben hergestellt, mit der Ausnahme, dass verschiedene Wachsarten, wie in Tabelle 2 gezeigt, verwendet wurden. Das Amidwachs, das Polyethylenwachs, das Polypropylenwachs und das Fettsäurewachs sind synthetische Wachse. Das Rizinusöl ist ein pflanzliches Wachs. Das Montanwachs und das Montanesterwachs sind Mineralwachse.
  • Die Hohlräume auf der Lotschicht wurden wie in Beispiel 1 gezählt. Wie in Beispiel 7 bis 13 gezeigt, traten die Hohlräume bei allen Wachsarten weniger häufig auf. Tabelle 2
    (Gewichtsteile)
    Bsp. 7 Bsp. 8 Bsp. 9 Bsp. 10 Bsp. 11 Bsp. 12 Bsp. 13
    Ag-Pulver 100 100 100 100 100 100 100
    Ethylcelluloseharz 5 5 5 5 5 5 5
    Lösungsmittel 75 75 75 75 75 75 75
    Amidwachs1) 10 0 0 0 0 0 5
    Rizinusöl2) 0 10 0 0 0 0 0
    Montanwachs3) 0 0 10 0 0 0 0
    Montanesterwachs4) 0 0 0 10 0 0 0
    Polyethylenwachs5) 0 0 0 0 10 0 0
    Fettsäurewachs 6) 0 0 0 0 0 10 0
    Polypropylen wachs 7) 0 0 0 0 0 0 5
    Hohlräume 0 2,1 0,2 0,6 0,3 0,9 0,2

    1) CERAFLOUR® 994, BYK-Chemie Japan K.K.
    2) DISPARLON® 308, Kusumoto Kasei Co. Ltd.
    3) Licowachs® LP, Clariant Ltd.
    4) Licowachs® E, Clariant Ltd.
    5) Licowachs® R21, Clariant Ltd.
    6) Stearinsäure, Wako Pure Chemical Industries Ltd.
    7) CERAFLOUR® 970, BYK-Chemie Japan K.K.
  • Als nächstes wurde die Art des Polymers untersucht. Das Keramiksubstrat mit den Schichten der Elektrode, der Heißschmelzpaste und der Lotpaste wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 oben gebildet, mit der Ausnahme, dass verschiedene Arten von Polymeren, wie in Tabelle 3 gezeigt, verwendete wurden. Die Hohlräume wurden wie in Beispiel 1 gezählt. Bei allen Polymerarten betrugen die Hohlräume 5 weniger als sechs, wie in Beispiel 14 bis 16 gezeigt. Tabelle 3
    (Gewichtsteile)
    Bsp. 14 Bsp. 15 Bsp. 16
    Ag-Pulver 100 100 100
    Lösungsmittel 65 40 54
    Polypropylenwachs 10 10 10
    Polyvinylbutyralharz8) 5 0 0
    Phenoxyharz9) 0 5 0
    Polyesterharz10) 0 0 16
    Hohlräume 5,1 5,2 2,8

    8) S-LEC B® BH-S, SEKISUI CHEMICAL Co., LTD., Mw: 66.000, Tg: 64°C
    9) PKHH, InChem Corporation, Mw: 52,000, Tg: 92 °C
    10) Nichigo-POLYESTER® TP249, Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., Mw: 16.000, Tg: 36 °C

Claims (10)

  1. Elektrische Komponente (100), die einen Hauptkörper (101), eine Klemmenelektrode (104) auf mindestens einer Seite des Hauptkörpers (101) und eine Heißschmelzpolymerschicht (105) auf der Klemmenelektrode (104) umfasst, wobei die Heißschmelzpolymerschicht ein Metallpulver, ein Polymer und ein Wachs umfasst.
  2. Elektrische Komponente (100) nach Anspruch 1, wobei die Heißschmelzpolymerschicht (105) 1 bis 30 µm dick ist.
  3. Elektrische Komponente (100) nach Anspruch 1, wobei das Metallpulver aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Silber, Kupfer, Gold, Palladium, Platin, Rhodium, Nickel, Aluminium, Gallium, Indium, Zinn, Zink, Wismuth und einer Mischung davon.
  4. Elektrische Komponente (100) nach Anspruch 1, wobei der Glasübergangspunkt (Tg) des Polymers -25 bis 180 °C beträgt.
  5. Elektrische Komponente (100) nach Anspruch 1, wobei das Polymer aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Ethylcellulose, Polyvinylbutyralharz, Phenoxyharz, Hydroxypropylcelluloseharz, Polyesterharz, phenolischem Harz, Epoxidharz, Acrylharz, Melaminharz, Polyimidharz, Polyamidharz, Polystyrolharz, Butyralharz, Polyvinylalkohol, Polyurethanharz, Siliconharz und einer Mischung davon.
  6. Elektrische Komponente (100) nach Anspruch 1, wobei das Wachs aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Pflanzenwachs, tierischem Wachs, Mineralwachs, Petroleumwachs, synthetischem Wachs und einer Mischung davon.
  7. Elektrische Komponente (100) nach Anspruch 1, wobei das Wachs aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Myrthenwachs, Candelillawachs, Carnaubawachs, Rhizinusöl, Espartowachs, Jojobaölwachs, Ouricurywachs, Reiskleiewachs, Sojawachs, Talkbaumwachs, Bienenwachs, Wollwachs, Schellackwachs, Walrat, Ceresinwachs, Montanwachs, Montanesterwachs, Paraffinwachs, mikrokristallinem Wachs, Ozoceritwachs, Torfwachs, Petrolatwachs, Fischer-Tropsch-Wachs, Polyethylenwachs, Polyolefinwachs, Polypropylenwachs, Amidwachs, Fettsäurewachs, Fettsäureesterwachs und einer Mischung davon.
  8. Elektrische Komponente (100) nach Anspruch 1, wobei das Metallpulver 100 Gewichtsteile, das Polymer 0,5 bis 20 Gewichtsteile und das Wachs 0,1 bis 50 Gewichtsteile darstellt.
  9. Elektrische Komponente (100) nach Anspruch 1, wobei die elektrische Komponente aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus einem Widerstand, einem Kondensator, einem Induktor und einem Halbleiterchip.
  10. Verfahren für die Herstellung einer elektrischen Komponente (100), umfassend Schritte eines: Bereitstellens eines Hauptkörpers (101) der elektrischen Komponente (100) umfassend eine Klemmenelektrode (104), die auf mindestens einer Seite des Hauptkörpers (101) gebildet ist; Aufbringens einer Heißschmelzpolymerpaste auf die Klemmenelektrode (104), wobei die Heißschmelzpolymerpaste ein Metallpulver, ein Polymer, ein Wachs und ein Lösungsmittel umfasst; und Trocknens der aufgebrachten Heißschmelzpolymerpaste unter Bildung einer Heißschmelzpolymerschicht (105).
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