JP2000503485A - セラミック層に対する電気接点の固着方法及びこれにより製造した抵抗素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、電気絶縁基板上に位置する焼結された厚膜ペーストの層に金属の電気接点を固着する方法を提供する。この方法では、電気絶縁基板上に所望パターンに応じて未焼結の厚膜ペーストの層を設ける。次に、この層に、ブロック形状とするのが好ましいＮｉＦｅ合金のような金属体を設ける。次に、厚膜ペーストの層に温度処理を行ない、これにより、焼結された厚膜ペーストの層を形成する。最後に、好ましくは溶接により金属体に電気接点を固着する。本発明による方法で達成した接続は電気的及び機械的の双方で極めて信頼性があることを確かめた。本発明は、抵抗やインダクタのような受動素子の製造や、加熱用素子の製造に用いて極めて有利である。

Description

【発明の詳細な説明】 セラミック層に対する電気接点の固着方法及びこれにより製造した抵抗素子 本発明は、電気絶縁基板上に位置する焼結された厚膜ペーストの層に金属の電 気接点を固着する方法に関するものである。 上述した方法は特に、焼結された厚膜ペーストの抵抗層を有する厚膜抵抗及び 加熱用素子を製造するのに用いられる。このような抵抗素子の製造に当っては、 まず最初に、厚膜ペーストの形態の抵抗層を例えばスクリーン印刷により電気絶 縁基板上に設ける。次に、この層を高温度で焼結し、焼結された厚膜ペーストの 抵抗層を形成する。この焼結処理後、例えばラグ又は金属線（ワイヤ）の形態の 電気接点を焼結された層に固着する。 通常、このような接点は例えばチンマンソルダーにより焼結層上に直接はんだ 付される。しかし、このようにして固着された金属線の電気的及び機械的信頼性 は不充分である。例えば、金属接点と焼結抵抗層との間の金属間結合は、期待さ れたようには良好とならないということを確かめた。更に、接点を焼結層に直接 はんだ付すると、この層が局部的に強く加熱される為にセラミック材料が破損す るおそれがあるということを確かめた。 他の既知の方法では、ワイヤを、蒸着又はスパッタリングにより設けられた中 間層を介してセラミック層に固着している。しかしこの方法は比較的高価となる 。 本発明の目的は上述した方法の欠点を低減させることにある。本発明は特に、 廉価で電気的及び機械的に信頼性のある手段で接点を焼結層に固着しうる方法を 提供することを目的とする。本発明は、焼結抵抗層への接点の取付けを改善した 抵抗素子をも提供する。 本発明の上述した目的及びその他の目的は、焼結された厚膜ボーストの層に金 属の電気接点を固着する方法であって、未焼結の厚膜ペーストの層を所望パター ンに応じて電気絶縁基板上に設け、その後この厚膜ペーストの層に金属体を設け 、その後この厚膜ペーストの層に温度処理を行ない、これにより焼結された厚膜 ペーストの層を形成し、最後に前記金属体に電気接点を固着することを特徴とす る当該方法により達成される。 本発明方法によれば、電気的及び機械的見地から極めて信頼できる接点を焼結 した厚膜ペーストの層に形成しうるということを、実験で確かめた。厚膜ペース トの層の焼結中、この焼結処理の結果得られるセラミック層と金属体との間で良 好な電気的及び機械的接続が達成される。金属体は焼結すべき厚膜ペーストの層 上に又はこの層に対向して配置することができる。しかし、金属体を未焼結の厚 膜材料の層内に部分的に圧入させることにより固着が最良となる。 本発明による方法の原理はあらゆる種類の厚膜ペーストに適用しうる。これら ペーストは溶剤、ガラスフリット等や、金属粒子や焼結した又は未焼結の酸化性 粒子を有するようにしうる。焼結した酸化性粒子を有するペーストを用いる場合 には、これら粒子の特性が、形成すべき焼結厚膜ペーストの層の電気特性に、こ の層が半導体又は不良導体となるように影響を及ぼしうる。 電気接点は金属体に種々の方法で、例えばはんだ付処理により固着することが できる。しかし、本発明による方法の好適例では、電気接点を溶接により金属体 に固着する。この手段によれば、焼結層が鉛化合物又ははんだのフラックスによ って汚染されることがないという利点が得られる。一般に、溶接すべき表面は比 較的小さい為、レーザ溶接を用いるのが好ましい。 金属体は原理的に、多数の金属又は金属合金を以って構成しうる。満足すべき 条件は、使用する金属又は金属合金が焼結処理で用いる温度で溶融しないことで ある。主としてＣｕ，Ｆｅ又はＮｉを有する金属又は合金の金属体を用いること により良好な結果が得られる。レーザ溶接と組合せて、主としてＮｉＦｅを有す る合金の金属体を用いることにより、最良の結果が得られることを確かめた。 本発明による方法の好適例では、ＳＭＤ（面実装装置）技術により得たブロッ ク形状の金属体を用いる。本発明による方法は、ＳＭＤの構成素子をＳＭＤの実 装機器により基板上に設ける技術と容易に組合せることができるということを確 かめた。従って、本発明による方法は多量生産処理に用いるのに適している。 本発明による方法の他の好適例では、前記層の少なくとも一部が、サーミスタ 特性のある半導体材料を有するようにすることを特徴とする。この例は、自己調 整加熱素子又はセンサ機能を有する加熱素子を製造するのに用いるのに極めて有 利である。 本発明は、焼結した厚膜ペーストの抵抗層と金属の２つの電気接点とを有する 電気絶縁基板を具える抵抗素子にも関するものである。本発明によれば、この抵 抗素子は、電気接点を金属体を介して抵抗層に固着したことを特徴とする。金属 体は主としてＮｉ及びＦｅの合金を以って構成し、ブロック形状とするのが好ま しい。このような抵抗素子は、加熱用素子、例えばアイロン、コーヒーメーカー 及びウォーターボイラーとして用いるのが極めて有利である。 他の優れた抵抗素子では、本発明によれば、抵抗層の少なくとも一部分がサー ミスタ特性のある半導体材料を有することを特徴とする。このような種類の材料 は温度依存抵抗値を有する。この値はこの材料のいわゆる“転移温度”以上で可 成りの増大を呈する。この材料を用いることにより自己調整加熱素子を製造する ことができる。更に、この種類の抵抗素子はセンサとしても用いることができる 。 本発明の上述した特徴及びその他の特徴は以下の実施例に関する説明から明ら かとなるであろう。 図中、 図１は、本発明の方法により製造した高電圧抵抗を示している。 明瞭とするために、図面は実際のものに正比例して描いていないことに注意す べきである。 図１は高電圧抵抗の形態の抵抗素子を示す。図１Ａはこの抵抗の平面図である 。図１Ｂは図１Ａに示す破線上を断面とする前記抵抗の長手方向断面図である。 この抵抗は２５mm×６mm×0.8 mmの寸法の酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃：９６％ ）より成る電気絶縁基板（１）を有する。 この基板（１）には、主としてＲｕＯ₂及びガラスフリットを有する混合物を 基とする抵抗材料より成る焼結した厚膜ペーストの抵抗層（２）が設けられてい る。曲りくねった形状のこの抵抗層（２）の端部は焼結したＡｇＰｄペーストよ り成る２つの小さな接点層（３）に電気接触している。各抵抗層の焼結材料には 、主としてＮｉＦｅを有する合金より成るブロック形状体（４）が固着されてい る。このブロック形状体は3.2mm×1.6mm×0.4mmの寸法を有する。これらブロッ ク形状体（４）の各々にはＣｕ線の形態の電気接点（５）が固着されている。 図１に示す抵抗素子は以下のようにして製造する。曲りくねった形状の抵抗層 （２）と接点層（３）とを、あるパターンに応じたスクリーン印刷により電気絶 縁基板（１）上に順次に設ける。次に、主としてＮｉＦｅを含有する合金より成 るブロック形状体（４）をＳＭＤ装着機により接点層（３）上に設けるとともに この接点層内に部分的に圧入させる。この結果の半完成品を炉中に入れ、これに 最大約８５０℃で0.5 時間の間温度処理を行なう。この温度処理により、抵抗層 及び接点層のスクリーン印刷されたペーストを焼結する。これと同時に、焼結さ れた接点層とブロック形状体との間で機械的且つ電気的に信頼性のある接続が達 成される。このようにして形成された焼結層の厚さは約２０μmである。 温度処理後、ブロック形状体（４）の各々に、固着すべき端部を平坦としたＣ ｕ線の形態の電気接点を設ける。これらＣｕ線はレーザ溶接によりブロック形状 体に固着する。このようにして、Ｃｕ線とブロック形状体との間に正確で信頼性 のある溶接連結点が形成される。レーザ溶接では、溶接面の必要寸法が微小であ り、その位置的精度が高い為に、ブロック形状体を介する焼結層の加熱が制限さ れる。 抵抗層と組合せて導電性ＡｇＰｄの接点層を存在させることは本発明の本質的 な特徴を成すものではないことに注意すべきである。従って、１種類のペースト のみを用い、ブロック形状体を例えばこの抵抗性のペーストに固着するようにす ることもできる。一方、本発明は厚膜の誘導素子を製造するのにも用いることが でき、この場合、例えばＡｇＰｄペーストより成るスクリーン印刷コイルを絶縁 基板上に設ける。 本発明は、電気絶縁基板上に位置する焼結厚膜ペーストの層に金属の電気接点 を固着する方法を提供する。この方法では、電気絶縁基板上に所望のパターンに 応じて未焼結の厚膜ペーストの層を設ける。次に、この層にＮｉＦｅ合金のよう な、ブロック形状とするのが好ましい金属体を設ける。次に、厚膜ペーストの層 に温度処理を行ない、これにより焼結した厚膜ペーストの層を形成する。最後に 、金属体に好ましくは溶接により電気接点を固着する。本発明方法により達成し た接続は電気的及び機械的の双方で極めて信頼性があることを確かめた。本発明 は、抵抗やインダクタのような受動素子の製造や、加熱用素子の製造に用いて極 めて 有利である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1． 電気絶縁基板上に位置する焼結された厚膜ペーストの層に金属の電気接点を 固着するに当たり、 未焼結の厚膜ペーストの層を所望パターンに応じて電気絶縁基板上に設け、 その後この厚膜ペーストの層に金属体を設け、その後この厚膜ペーストの層に 温度処理を行ない、これにより焼結された厚膜ペーストの層を形成し、最後に 前記金属体に電気接点を固着することを特徴とする電気接点固着方法。 2． 請求の範囲１に記載の電気接点固着方法において、前記金属体を未焼結の厚 膜ペースト内に部分的に圧入させることを特徴とする電気接点固着方法。 3． 請求の範囲１又は２に記載の電気接点固着方法において、前記電気接点を溶 接により前記金属体に固着することを特徴とする電気接点固着方法。 4． 請求の範囲１〜３のいずれか一項に記載の電気接点固着方法において、前記 金属体を主として、Ｆｅ及びＮｉの合金を以って構成することを特徴とする電 気接点固着方法。 5． 請求の範囲１〜４のいずれか一項に記載の電気接点固着方法において、ＳＭ Ｄ技術により設けたブロック形状の金属体を用いることを特徴とする電気接点 固着方法。 6． 請求の範囲１〜５のいずれか一項に記載の電気接点固着方法において、前記 層の少なくとも一部が、サーミスタ特性のある半導体材料を有するようにする ことを特徴とする電気接点固着方法。 7． 焼結した厚膜ペーストの抵抗層と金属の２つの電気接点とを有する電気絶縁 基板を具える抵抗素子において、 前記電気接点が金属体を介して前記抵抗層に固着されていることを特徴とす る抵抗素子。 8． 請求項７に記載の抵抗素子において、前記抵抗層の少なくとも一部がサーミ スタ特性のある半導体材料を有していることを特徴とする抵抗素子。 9． 請求の範囲７又は８に記載の抵抗素子において、前記金属体が主としてＦｅ 及びＮｉの合金から成っていることを特徴とする抵抗素子。 10．請求の範囲７〜９のいずれか一項に記載の抵抗素子において、前記金属体が ブロック形状をしていることを特徴とする抵抗素子。