【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性金属基板の多層配線基板を形成する、いわゆるリジッドコアと呼ばれる電子部品や金属基板上に感歪抵抗体を形成した荷重センサの製造方法とそれに用いるペーストに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリジッドコア基板、あるいは金属基板上に感歪抵抗体を形成した荷重センサは、耐熱性金属板の上に所定のガラスペーストや電極ペーストを印刷しては、焼成することを複数回繰り返して製造されていた。しかし、層数が増加するにつれて、焼成に要する費用が増加することが課題となっていた。
【０００３】
図６（Ａ）〜図６（Ｅ）を用いて、従来の課題について説明する。図６は、金属基板上に多層配線を形成する様子を説明するものである。図６（Ａ）において、金属基板１の上に絶縁ペースト２ａが所定パターンで印刷形成される。次に図６（Ｂ）に示すように、絶縁ペースト２ａは焼成され、絶縁層３ａとなる。
【０００４】
次に図６（Ｃ）は、絶縁層３ａの上に、絶縁ペースト２ｂが印刷形成される。図６（Ｄ）において、絶縁層３ｂは、絶縁ペースト２ｂが焼成されたものである。こうして複数層の絶縁層が形成された後、図６（Ｅ）に示すように電極ペースト４が印刷された後、所定温度で焼成される。
【０００５】
そしてこうした工程を所定回数繰り返すことで、多層基板が製造される、なお絶縁層を複数層化にした理由は、印刷時のピンホールを無くすためであり、こうすることで電極と金属基板１との間の絶縁不良を減らせ、製品の歩留まりを上げられる。
【０００６】
しかし、こうした電子部品を製造する場合、印刷毎に焼成が必要であり、絶縁層や配線層の層数だけの焼成回数が必要となる。そのため、製品の層数が増加するほど製造コストが上昇する。
【０００７】
次に製造コストを下げるために、複数層を一度に焼成しようとした場合に発生する課題について、図７を用いて説明する。図７は、印刷によって複数層を形成する場合について説明するものである。
【０００８】
図７（Ａ）において、金属基板１の上に絶縁ペースト２ｃが印刷される。図７（Ａ）において、当然ながら、金属基板１の中に絶縁ペースト２ｃから溶剤は浸透しないため、印刷後の絶縁ペースト２ｃは粘度上昇することなくレベリングする。
【０００９】
次に、図７（Ｂ）において、未焼成絶縁層６ａは、絶縁ペースト２ｃが乾燥されたものである。その後、図７（Ｃ）に示すように、未焼成絶縁層６ａの上に絶縁ペースト２ｄを印刷すると、矢印５に示すように絶縁ペースト２ｄ中の溶剤成分が下地の未焼成絶縁層６ａの中に染込み、急激に粘度が上がるため、その表面には大きな凹凸７が発生する。
【００１０】
この凹凸７はスクリーンの場合、スクリーン版のメッシュ跡に相当するものである。このような凹凸７はそれ以降レベリングしない。
【００１１】
そのため、これを焼成しても図７（Ｄ）に示すように、大きな凹凸７が残ったまま、絶縁層６ｂとなる。
【００１２】
図７（Ｅ）はこの上に電極４を形成した場合であるが、絶縁層６ａ，６ｂが複数層有るにもかかわらず絶縁層６ｂには大きな凹凸７が発生しているために絶縁層を複数層化した効果が無く、図６（Ｅ）の個別焼成で形成した場合に比べて、焼成コストは下がったが絶縁不良の発生する確率は高くなる。
【００１３】
このために多層化を行おうとする場合、特開２００１−２６７７４３号公報に提案されているようなセラミック生シートを貼り付けることが行われていた。しかしながら印刷の場合、例えば特開平６−１３７８０５号公報、特開２０００−２９２２８３号公報、特開２０００−２２１０８４号公報他で提案されている歪センサのように金属基板の複雑な外形形状に合わせて絶縁層を高精度で形成することが望まれていた。
【００１４】
しかしこのような場合、絶縁層としてピンホールの無いセラミック生シートを貼り付けようとしてもセラミック生シートの場合、絶縁層を複雑なパターン（複雑な外形形状、パターン形状、ビア穴、大小の穴等）に加工することは難しかった。
【００１５】
他にも、フェライト基板上に多層配線基板を形成する例としては特開平７−１９３３６９号公報がセラミック基板上にインダクタを形成する例として、特開平１１−３１６３２号公報、特開平１１−１２１６４５号公報、特開２０００−１５０３０３号公報が提案されている。
【００１６】
しかし、こうした従来の硬質基板の上に多層回路を形成する場合、特開平６−２９６６０号公報で提案されているように各層毎に焼成することが行われていた。
【００１７】
一方、未焼成層へのインキ中の溶剤の染込みに関して発明者らは古くは積層セラミックコンデンサ用のセラミックグリーンシートを例に、その上に印刷した電極インキによる特性劣化やこれに類する数件の水系インキの提案を行ってきた。あるいは発明者らはセラミックグリーンシート上に重合型アマニ油を用いた電極インキ等を提案してきた。最近では特開２０００−３２７９６４号公報や特開２０００−１８２８８９号公報では、インキジェットを例にとって色々な対策を提案してきた。
【００１８】
しかし、電子部品の製造で広く使われているスクリーン印刷においてそのまま実用化することは難しかった。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は従来のペースト及び電子部品の製造方法において、多層印刷時に下地にペースト中の溶剤成分が浸透し、レベリングしないために毎回焼成する必要がある点である。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多層印刷時でも高レベリングを実現するペーストを提供し、このペーストを用いることで複数層を一括焼成することで電子部品をより安価に提供するものである。
【００２１】
本発明の請求項１に記載の発明は、金属基板上に、少なくとも水溶性樹脂を１〜２０重量％含む絶縁ペーストと、少なくとも非水溶性樹脂を１〜２０重量％以下含む絶縁ペーストを互いに重なるように印刷した後、６００〜９５０℃の酸化雰囲気内で焼成した後、更に絶縁ペーストもしくは電極ペーストを印刷しては６００〜９５０℃の酸化雰囲気内で焼成する電子部品の製造方法であり、水溶性樹脂を使ったペーストと非水溶性樹脂を使ったペーストが互いに殆ど相溶しないことを活かして、印刷ムラの発生を抑えながら、多層印刷が可能になり、更に、６００〜９５０℃の酸化雰囲気で、共に絶縁層や電極層を一括して焼成できるため、焼成回数を減らせ、電子部品を製造する際の焼成コストを下げられ、製品のコストダウンが可能になる。
【００２２】
本発明の請求項２に記載の発明は、金属基板上に、少なくとも水溶性樹脂を１〜２０重量％含む絶縁ペーストと、少なくとも非水溶性樹脂を１〜２０重量％含む導体ペーストを互いに重なるように印刷した後、６００〜９５０℃の酸化雰囲気内で焼成した後、更に絶縁ペーストもしくは電極ペーストを印刷しては６００〜９５０℃の酸化雰囲気内で焼成する電子部品の製造方法であり、水溶性樹脂を使った絶縁ペーストと非水溶性樹脂を使った導体ペーストが互いに殆ど相溶しないことを活かして、印刷ムラや絶縁層のピンホール発生等を抑えながら、多層印刷が可能になり、更に、６００〜９５０℃の酸化雰囲気で、共に絶縁層や電極層を一括して焼成できるため、焼成回数を減らせ、電子部品を製造する際の焼成コストを下げられ、製品のコストダウンが可能になる。またこうして形成した絶縁層の上に絶縁ペーストや電極ペーストを印刷することにより、多層化した電子部品を低コスト、高歩留まりで製造できる。
【００２３】
本発明の請求項３に記載の発明は、金属基板上に、少なくとも水溶性樹脂を１〜２０重量％含む導体ペーストと、少なくとも非水溶性樹脂を１〜２０重量％含む絶縁ペーストを互いに重なるように印刷した後、６００〜９５０℃の酸化雰囲気内で焼成した後、更に絶縁ペーストもしくは電極ペーストを印刷しては６００〜９５０℃の酸化雰囲気内で焼成する電子部品の製造方法であり、水溶性樹脂を使った導体ペーストと非水溶性樹脂を使った絶縁ペーストが互いに殆ど相溶しないことを活かして、印刷ムラや絶縁層のピンホール発生等を抑えながら、多層印刷が可能になり、更に、６００〜９５０℃の酸化雰囲気で、共に絶縁層や電極層を一括して焼成できるため、焼成回数を減らせ、電子部品を製造する際の焼成コストを下げられ、製品のコストダウンが可能になる。またこうして形成した絶縁層の上に絶縁ペーストや電極ペーストを印刷することにより、多層化した電子部品を低コスト、高歩留まりで製造できる。
【００２４】
本発明の請求項４に記載の発明は、金属基板上に、少なくとも水溶性樹脂を１〜２０重量％含む導体ペーストもしくは絶縁ペーストを互いに重なり合うように印刷した後、更に電極ペーストを印刷し、６００〜９５０℃の酸化雰囲気内で焼成した後、絶縁ペーストを印刷し、６００〜９５０℃の酸化雰囲気内で焼成した後、配線パターン及びそれに接続される感歪抵抗体を形成する電子部品の製造方法であり、水溶性樹脂を使った導体ペーストや絶縁ペーストが非水溶性のペーストと互いに殆ど相溶しないことを活かして、印刷ムラや絶縁層のピンホール発生等を抑えながら、多層印刷が可能になり、更に、６００〜９５０℃の酸化雰囲気で、共に絶縁層や電極層を一括して焼成できるため、焼成回数を減らせ、電子部品を製造する際の焼成コストを下げられ、製品のコストダウンが可能になる。またこうして形成した絶縁層の上に配線パターンや感歪抵抗体を形成することで、荷重センサ等のセンサ関係の電子部品を低コスト、高歩留まりで製造できる。
【００２５】
本発明の請求項５に記載の発明は、金属基板上に、少なくとも水溶性樹脂を１〜２０重量％含む導体ペーストもしくは絶縁ペーストを用いて互いに重なり合うように印刷した後、６００〜９５０℃の酸化雰囲気内で焼成し、内部に電極を内蔵する絶縁層を形成した後、前記絶縁層の上に配線パターン及びそれに接続される感歪抵抗体を形成する電子部品の製造方法であり、内部に電極を内蔵する絶縁層を低コストで製造できるため、耐ノイズ特性等の優れた荷重センサ等のセンサ関係の電子部品を低コスト、高歩留まりで製造できる。
【００２６】
本発明の請求項６に記載の発明は、金属基板上に、水溶性樹脂を１〜２０重量％含んでいる少なくともガラス粉もしくはセラミック粉を含む絶縁ペーストを１０〜２００μｍの厚みに印刷した後、６００〜９５０℃の酸化雰囲気内で焼成し、更に感歪抵抗体を形成し、前記感歪抵抗体の上に厚み１０〜２００μｍでＰｂＯを６０重量％以上含むガラス層を形成する電子部品の製造方法であり、印刷による多層化の途中で水溶性樹脂を含む絶縁ペーストを使うことで、ペーストの下時への染込みを防止でき、多層が一括で焼成できるため、低コスト化が可能になると共に、感歪抵抗体の上にＰｂＯを含むガラス層を保護層として形成することで、樹脂を主体とした保護層に比べその信頼性を大幅に高められる。
【００２７】
本発明の請求項７に記載の発明は、金属基板上に、水溶性樹脂を１〜２０重量％含んでいる電極ペーストを印刷乾燥した後、６００〜９５０℃の酸化雰囲気内で焼成し、更に感歪抵抗体を形成し、前記感歪抵抗体上に厚み１０〜２００μｍでＰｂＯを６０重量％以上含むガラス層を形成する電子部品の製造方法であり、印刷による多層化の途中で水溶性樹脂を含む電極ペーストを使うことで、ペーストの下時への染込みを防止でき、多層が一括で焼成できるため、低コスト化が可能になると共に、感歪抵抗体の上にＰｂＯを含むガラス層を保護層として形成することで、樹脂を主体とした保護層に比べその信頼性を大幅に高められる。
【００２８】
本発明の請求項８に記載の発明は、金属基板上に、水溶性樹脂を１〜２０重量％含んでいる少なくともガラス粉もしくはセラミック粉を含む絶縁ペーストと非水溶性樹脂を１〜２０重量％含んでいる絶縁ペーストを交互に印刷・乾燥した後、更に電極ペーストを印刷して６００〜９５０℃の酸化雰囲気内で焼成し、更に感歪抵抗体を形成し、前記感歪抵抗体上に厚み１０〜２００μｍでＰｂＯを６０重量％以上含むガラス層を形成する電子部品の製造方法であり、信頼性に優れた歪みセンサの製造方法を提供することができる。
【００２９】
本発明の請求項９に記載の発明は、粒径０．５〜１０μｍのガラス粉が１０〜８０重量％、水溶性樹脂が１〜２０重量％、水と水溶性有機溶剤よりなる混合液が５〜３０重量％、粘度は１０〜１０００ポイズである絶縁ペーストであり、水溶性樹脂を使うことで環境に優しい物作りが可能になると共に、水溶性樹脂に有機溶剤が殆ど染込まない（水溶性樹脂は有機溶剤で殆ど膨潤しない）ことを活かして、このガラス粉を使ったペースト（もしくはこのペーストが乾燥されてできた絶縁層）の上に非水溶性樹脂を含むペーストをスクリーン印刷で形成しても、表面に凹凸の少ない、高レベリングな印刷が可能になるため、電子部品の歩留まりを高められる。
【００３０】
本発明の請求項１０に記載の発明は、粒径０．１〜５μｍのセラミック粉が１０〜８０重量％、水溶性樹脂が１〜２０重量％、水と水溶性有機溶剤よりなる混合液が５〜３０重量％、粘度は１０〜１０００ポイズである絶縁ペーストであり、水溶性樹脂を使うことで環境に優しい物作りが可能になると共に、水溶性樹脂に有機溶剤が殆ど染込まない（水溶性樹脂は有機溶剤で殆ど膨潤しない）ことを活かして、このセラミック粉を使ったペースト（もしくはこのペーストが乾燥されてできたセラミックペースト層）の上に非水溶性樹脂を含むペーストをスクリーン印刷で形成しても、表面に凹凸の少ない、高レベリングな印刷が可能になるため、電子部品の歩留まりを高められる。
【００３１】
本発明の請求項１１に記載の発明は、粒径０．５〜１０μｍのガラス粉と、粒径０．１〜５μｍのセラミック粉よりなるコンポジット粉が１０〜８０重量％、樹脂が１〜２０重量％、水と水溶性有機溶剤よりなる混合液が１０〜４０重量％含まれてなる絶縁ペーストで、粘度は１０〜１０００ポイズで樹脂の５〜１００％である絶縁ペーストであり、水溶性樹脂を使うことで環境に優しい物作りが可能になると共に、水溶性樹脂に有機溶剤が殆ど染込まない（水溶性樹脂は有機溶剤で殆ど膨潤しない）ことを活かして、このガラス粉とセラミック粉よりなるコンポジット粉を使ったペースト（もしくはこのペーストが乾燥されてできたコンポジットペースト層）の上に非水溶性ペーストをスクリーン印刷で形成しても表面に凹凸の少ない、高レベリングな印刷が可能になるため、電子部品の歩留まりを高められる。また、ガラス粉とセラミック粉を混ぜることで、焼成した後に形成されるコンポジット絶縁層の熱膨張係数を調整できるため、セラミック基板や金属基板といった熱膨張係数の異なる板の上にでも、これら絶縁ペーストを印刷、焼成することで、基板の反りや捻れを防止しながら信頼性の高い絶縁層を形成できる。
【００３２】
本発明の請求項１２に記載の発明は、粒径０．１〜１０μｍの金属粉が１０〜８０重量％、水と水溶性溶剤よりなる混合液が１〜２０重量％、水及び沸点１５０℃以上の水溶性有機溶剤が５〜３０重量％、粘度は１０〜１０００ポイズである電極ペーストであり、印刷性、パターン精度に優れた表面に凹凸の少ない、高レベリングな電極ペーストを提供することができる。
【００３３】
本発明の請求項１３に記載の発明は、粒径０．００１〜１０μｍの銀を６０％以上含む金属粉が１０〜８０重量％、水溶性樹脂が１〜２０重量％、水と水溶性溶剤よりなる混合液が５〜３０重量％、粘度は１０〜１０００ポイズである電極ペーストであり、電極ペーストに水溶性樹脂を使うことで環境に優しい物作りが可能になると共に、水溶性樹脂の中に有機溶剤が殆ど染込まない（水溶性樹脂は有機溶剤で殆ど膨潤しない）ことを活かして、この電極ペースト（もしくは電極ペーストが乾燥されてできたガラスペースト層）の上に非水溶性樹脂を含むペーストをスクリーン印刷で形成しても、表面に凹凸の少ない、高レベリングな印刷が可能になるため、電子部品の歩留まりを高められる。
【００３４】
本発明の請求項１４に記載の発明は、水溶性有機溶剤は、沸点は１５０℃以上であり、水１重量部に対して水溶性有機溶剤０．１重量部以上の割合で水溶性を示すものである請求項１から５記載のペーストであり、水溶性有機材料として、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール等の沸点１５０℃以上の水溶性有機溶剤を用いることで、他の非水溶性インキとの間の染込み現象を防止できると共に、グリセリン等の沸点３００℃以上の水溶性有機溶剤も一種の可塑剤として使うこともでき、環境に配慮した物作りが可能になる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の固体電解コンデンサについて実施の形態及び図面を用いて説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１では図１を用いて絶縁ペーストを多層印刷しながらも高レベリングを実現する様子について説明する。図１は本発明の水溶性樹脂を含む絶縁ペーストを用いて金属基板上に絶縁層を印刷によって多層に形成する様子を示す。
【００３７】
図１（Ａ）において、金属基板１の上に従来の有機溶剤型の絶縁ペースト２ｅがスクリーン印刷される。当然であるが金属基板１の中に絶縁ペースト２ｅ中の溶剤は染込まないため、高レベリングが可能となる。
【００３８】
次に、この絶縁ペースト２ｅは乾燥され、図１（Ｂ）に示すように未焼成絶縁層（従来）６となる。図１（Ｃ）はその上に更に２層目の絶縁層を形成する様子を示す。図１（Ｃ）において、未焼成絶縁層（従来）６の上に水溶性樹脂を含む絶縁ペースト８が印刷される。このとき、水溶性樹脂を含む絶縁ペースト８中の水と水溶性溶剤よりなる混合液は下地の未焼成絶縁層（従来）６の中に染込まない。そのため、水溶性樹脂を含む絶縁ペースト８は印刷後も粘度上昇することが無く、図１（Ａ）と同様にレベリングできる。
【００３９】
このようにして、凹凸を発生させることなく多層の絶縁層を形成できる。また、こうして形成した多層の絶縁層を一括で焼成することにより、焼成コストを大幅に減らせるために製品のコストを下げられる。
【００４０】
なお、ここで言う一般のペーストとはエチルセルロースやブチラール、あるいはアクリル等の有機溶剤に可溶な樹脂を有機溶剤に溶解したものである。
【００４１】
次に、ペーストに使用する水溶性樹脂について説明する。まず、水溶性樹脂としてはカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）のアンモニウム塩タイプ、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルエチルセルロース（ＨＰＥＣ）、ポバール（ＰＶＡ）、アルギンサン等の水溶性樹脂を選ぶことができる。
【００４２】
このような一般的な水溶性高分子は安価で使いやすい。またこうした水溶性樹脂を溶解するには水が良いが水は蒸発しやすいため、スクリーン印刷に使うには不向きである。そのため、グリコール類（エチレングリコールやプロピレングリコール、ポリエチレングリコール）等を使うことが望ましい。あるいは、グリセリンのように殆ど蒸発しない水溶性有機溶剤を水と適量混ぜて使うことも可能である。
【００４３】
なお、水溶性有機溶剤は沸点は１５０℃以上が望ましい。１５０℃以下の沸点の水溶性有機溶剤は乾燥が速すぎるため、スクリーン印刷には不向きである。また水溶性有機溶剤の水との相溶性は水１重量部に対して水溶性有機溶剤０．１重量部以上の割合で溶解するものが望ましい。こうしたものとしては前述したグリコール類、グリセリン等の中より選べる。
【００４４】
なお、水溶性絶縁ペースト中にはガラスやセラミック等の絶縁粉は１０〜８０重量％含まれていることが望ましい。絶縁粉が１０重量％以下の場合、焼成後に充分な絶縁性が得られない場合がある。
【００４５】
また、絶縁粉が８０重量％より多い場合、印刷後に充分なレベリング（平滑化）が得られない場合がある。また絶縁ペースト中に含まれる水溶性樹脂は１〜２０重量％が望ましい。樹脂成分が１重量％未満の場合、乾燥してできた未焼成絶縁層６の物理的強度が低い場合がある。このように強度が低い場合、いくら上に印刷するペーストの溶剤が染込みにくいといっても印刷時の圧力で皮膜が傷ついたり、メッシュ状に凹んだりする場合があるために製品の歩留まりを下げる。
【００４６】
なお、ペースト中の溶剤は水と水溶性溶剤よりなる混合液が望ましい。これは沸点１５０℃以上の水溶性溶剤（例えば、ブチルカルビトール、グリセリン等）であってもエチルセルロースやブチラール等非水溶性樹脂を溶解する場合があるためである。
【００４７】
しかし、こうした水溶性有機溶剤の中に水（純水、イオン交換水、蒸留水等）を予め加えておくことでエチルセルロースやブチラール樹脂を溶解しないようにできる。なお、水の添加量は１０％以上あれば多くの場合、こうした効果が得られる。
【００４８】
また、水溶性有機溶剤の水との親和性は水１重量部に対して水溶性有機溶剤０．１重量部以上の任意の割合で相溶性があるものを選ぶべきである。
【００４９】
こうすることで水溶性樹脂を含む絶縁ペーストが印刷機上で乾燥したとしても、またインキ溶剤中の水と水溶性有機溶剤の割合（バランス）がずれたとしても水溶性樹脂がゲル化したり、沈殿、凝集しにくくなる。こうした現象は水溶性樹脂の場合、塩析等と呼ばれることもあるが本発明のように水溶性の高い水溶性有機溶剤の場合、こうした塩析現象は発生しない。
【００５０】
また、ペースト中のイオン（もしくは塩）成分も少なくしておくことで水溶性樹脂のゲル化を防止できる。さらに水に水溶性有機溶剤を加えることでバクテリア等による腐敗を防止できる。
【００５１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、図２を用いて高レベリングが実現できる理由について説明する。図２は下地の違いによるレベリングの違いを示すものである。
【００５２】
図２において、横軸は印刷されてからの時間（単位は分）、縦軸は凹凸の大きさ（単位はμｍ）である。また、×は金属基板上に印刷された場合、黒丸は未乾燥絶縁層（従来の有機溶剤可溶型）の上に印刷された場合、白丸は未乾燥絶縁層（水溶性）の上に印刷された場合である。
【００５３】
なお図２において、印刷は１６５メッシュのスクリーン版（乳剤厚みは５μｍ）で行ったがメッシュ数や乳剤厚みを変化させても程度の差はあっても印刷直後に図２に示すように１０μｍ程度の凹凸が発生しやすい。図２より、黒丸は当初の凹凸がそのまま残ってしまう。これは印刷直後からペースト内の溶剤が下地、つまり未乾燥絶縁層に染込むためにペースト自体の流動性が無くなるためである。
【００５４】
一方、×や白丸では時間の経過と共に凹凸が低減していく。これはペースト中の溶剤が下地、つまり金属板や未焼成絶縁層（水溶性）の中に浸透しないために印刷後もペーストの流動性は保持されてペーストの表面張力や重力の影響でレベリングできる。
【００５５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３では、絶縁ペースト上の電極ペーストの高レベリング化について、図３を用いて説明する。図３は絶縁ペースト上の電極ペーストの高レベリング化について説明するものである。
【００５６】
図３（Ａ）において、金属基板１の上には未焼成絶縁層（水溶性）８が形成されている。次に図３（Ｂ）に示すように、その上に電極ペースト４を印刷する。このとき、電極ペースト４中の溶剤は下地の未焼成絶縁層（水溶性）８に染込まない。これに対して、図３（Ｃ）は従来例であり、未焼成絶縁層（従来）６Ｃの上に電極ペースト４を印刷した様子を示すものであり、下地の未焼成絶縁層（従来）６ｃの中に電極ペースト４中の溶剤成分が染込むために電極ペーストの表面に凹凸が発生しやすい様子を示す。
【００５７】
このように実施の形態３では、絶縁ペーストを水溶性型にすることで、その上に形成する電極パターンも高レベリング化できる。このため、電極の均一化、薄層化が可能になり、製品の品質を上げられる。
【００５８】
また、当然であるが電極ペースト中の導体粉が溶剤と共に下地の未焼成絶縁層（水溶性）８中に膨潤、浸透することがないため、絶縁性を低下する心配もない。
【００５９】
（実施の形態４）
実施の形態４では、電極ペーストを水溶性型にした場合について、図４を用いて説明する。図４は電極ペーストの上に更に絶縁層を印刷で形成する様子を示す。
【００６０】
図４（Ａ）において、金属基板１の上には未焼成絶縁層（従来）６が形成されている。９は水溶性電極ペーストであり水溶性型の樹脂を用いた電極ペーストである。前記未焼成絶縁層（従来）６の上に水溶性電極ペースト９を印刷しても、下地の未焼成絶縁層（従来）６の中にインキ中の溶剤成分は殆ど染込まない。
【００６１】
こうして図４（Ｂ）に示すように、自然にその表面の凹凸が無くなり、レベリングしていく。
【００６２】
次に、従来の電極ペーストの場合について、図４（Ｃ）を用いて説明する。図４（Ｃ）において、従来の電極ペースト（乾燥後）４の上に印刷した絶縁ペースト２（これは図示していない）はそのまま矢印５に示すように下地に染込み急激に増粘し、その表面に凹凸を残したまま乾燥してしまう。このように、凹凸が発生した絶縁層は図７で説明したように、絶縁抵抗や歩留まりを低下させやすい。
【００６３】
なお、水溶性電極ペーストとしては金属粉が１０〜８０重量％含まれていることが望ましい。金属粉が１０重量部以下の場合、焼成後に目的とする導通が得られない場合がある。また金属粉が８０重量％より多い場合、印刷後に充分なレベリング（平滑化）が得られない場合がある。また金属粉の粒径が０．１μｍ未満の場合、金属粉自体が高価になり、粉の比表面積も大きくなりすぎてインキ化が難しい。
【００６４】
また、金属粉の粒径が１０μｍ以上になるとスクリーン版を詰める心配がある。また水溶性樹脂を含む電極ペースト中に含まれる樹脂成分は１〜２０重量％が望ましい。樹脂成分が１重量％未満の場合、乾燥後の塗膜の物理的強度が低い場合がある。塗膜強度が低い場合、その上に次のペーストをスクリーン印刷等で印刷する際に、塗膜が割れたり、傷付いたり、メッシュ状に凹んだりする場合があり、製品の歩留まりを下げる場合がある。
【００６５】
また、水溶性樹脂を含む電極ペースト中に含まれる水溶性有機溶剤は沸点１５０℃以上のものが望ましい。このような水溶性有機溶剤を水と混ぜておくことで、更に一般の有機溶剤タイプのペースト乾燥膜を溶解することがなくなる。またこうした水溶性有機溶剤はペースト中に溶剤が１０〜４０重量％含まれていることが望ましい。ペースト中の溶剤が１０重量％未満の場合、溶剤による粘度や固形分調整の範囲が狭くなってしまう。また水溶性溶剤が４０重量％以上含まれる場合、インキの乾燥による膜厚変化が大きくなる場合がある。
【００６６】
なお絶縁ペーストの粘度は１０〜１０００ポイズが望ましい。１０ポイズ未満ではインキ粘度が低すぎてスクリーン印刷しにくい。またインキ粘度が１０００ポイズを超えると、粘度が高すぎて充分なレベリングを行うことは難しい。
【００６７】
又、ペースト中の溶剤成分としては、エチルセルロース樹脂やポリビニールブチラール樹脂、アクリル樹脂（これらは水には溶けないが）等は、水溶性有機溶剤（例えば、ブチルカルビトールや、カルビトール、セルソルブ等）には溶解する。
【００６８】
しかし、これらブチルカルビトール等の水溶性有機溶剤に水（純水やイオン交換水、蒸留水が望ましい）を適量加えることで、こうした樹脂への溶解性を低減できる。そのため、グリコール以外に、こうした一種のアルコール系の水溶性有機溶剤も本用途に用いることができる。
【００６９】
また、これらの焼成温度は６００〜９５０℃が望ましい。６００℃未満の場合、絶縁層や配線層の焼結が不十分な場合がある。また９５０℃以上の焼成温度が必要な場合、配線材料として安価な銀を主体とした導体粉が使えず、更に金属基板自体により耐酸化性、耐熱性のある高価なものを使う必要がある。
【００７０】
また、焼成は窒素ガスや水素ガス等を使った還元雰囲気ではなくて、一般の酸素を含むエアーを用いた酸化雰囲気で行うことが望ましい。このように、酸化雰囲気で焼成することで絶縁体内部や導体内部に水溶性型樹脂が残留炭素として残りにくくできるため、絶縁層の信頼性を上げられる。
【００７１】
（実施の形態５）
実施の形態５では絶縁ペーストに使用するガラス粉やセラミック粉について説明する。絶縁層に用いるガラス粉は粒径０．５〜１０μｍが、セラミック粉は、粒径０．５〜５μｍのものが望ましい。
【００７２】
ガラス粉の粒径が０．５μｍ未満のものはガラス原料の粉砕や分級コストが上がるために高価である。また粒径１０μｍ以上のものはスクリーン版を詰める場合がある。またセラミック粉の粒径が０．１μｍ未満のものは、焼成時の収縮が大きいため、金属基板とのマッチングが難しく、金属基板から剥がれたり、金属基板を歪ませたりすることがある。
【００７３】
また、セラミック粉は焼成時に溶解しないため、５μｍより大きな粉は焼成にできあがった絶縁層の密度を下げたり、絶縁不良の発生原因になる可能性がある。
【００７４】
なお、ガラス粉としては軟化温度が５００℃以上のものが望ましい。軟化温度が５００℃未満のガラス粉を用いた場合、発明者らの実験では焼成後のガラス内部に無数の気泡が発生したり、ガラス表面に細かい凹凸が発生する場合があった。
【００７５】
一方、一般のアルミナやジルコニア、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、チタバリ、ＺｎＯ、ＭｎＯ等のセラミック粉の場合、１０００℃以上でないと焼結しないために残留炭素の問題は発生しにくいが、これらのセラミック粉を前記ガラス粉に混ぜて作製したコンポジット系ガラスの場合でも、軟化温度が５００℃以上のものが望ましい。発明者らの実験では軟化温度が５００℃未満のコンポジット系ガラスをペースト化した場合、焼成後のコンポジット系ガラス内部に無数の気泡が発生したり、その表面に大きな凹凸が発生する場合があった。
【００７６】
（実施の形態６）
実施の形態６では、図５を用いて、荷重センサを製造する様子をその断面で説明する。図５（Ａ）はこうした水溶性、非水溶性のペーストを交互に使った例である。
【００７７】
次に、図５（Ａ）において、１０は水溶性樹脂を有する電極層（乾燥後）を示している。未焼成絶縁層（水溶性）８、未焼成絶縁層（従来）６に電極を色々互いに組合せて複数層、印刷積層することで多層印刷時でのレベリング性を改善することができる。
【００７８】
なお、すべての層において、水溶性、非水溶性を組合せる必要はない。必要な部分にだけこうした組合せを導入すればよい。こうして多層化した後この複数層を一括焼成することで、図５（Ｂ）の姿になる。図５（Ｂ）において、１１はコンポジット絶縁層、１２は内部電極で、未焼成絶縁層（水溶性）８や未焼成絶縁層（従来）６、水溶性電極層１０が焼成されたものである。
【００７９】
次に図５（Ｃ）に示すように、更にその上に配線電極１３、感歪抵抗体１４、オーバーコート１５を形成することで荷重センサを作製できる。
【００８０】
なお感歪抵抗体１４を用いた荷重センサの場合、金属基板を歪ませて、その時の抵抗値の変化を測定するために金属基板１と絶縁層の熱膨張係数は高度にマッチングさせておかないと信頼性に影響を与える場合がある。そのために本実施の形態では、絶縁層としてガラス粉にセラミック粉を添加して作製したコンポジット粉を用いて作製した絶縁ペーストを使うことが望ましい。
【００８１】
このようにガラス粉にＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の粉を添加し、熱膨張係数を基板となる耐熱性基板に合わせることで、荷重センサとしての最適構造を作製できる。
【００８２】
また、感歪抵抗体の上のオーバーコートはＰｂＯが６０重量％以上含まれることが望ましい。ＰｂＯが６０重量％未満の場合、感歪抵抗体中のＰｂＯが拡散しやすくなり、その特性が変化する可能性がある。またＰｂＯが環境状態によっては溶解する可能性があるためにオーバーコートの厚みが１０μｍ未満の場合、信頼性を低下させる場合がある。またオーバーコートの厚みが２００μｍより厚い場合、オーバーコートに内部応力が発生しやすくなる場合があると共に材料費が増えるために製品コストを上げてしまう。
【００８３】
また、荷重センサを製造する際、金属板の厚みが１ｍｍ未満の場合、耐力が不足する場合がある。また金属基板の厚みが１０ｍｍを超える場合、金属基板自体が殆ど曲らないため、感歪抵抗体を形成しても殆ど抵抗値の変化は検出できない。
【００８４】
【発明の効果】
以上のように本発明は、水溶性型樹脂を用いることで金属基板上に安価に多層基板を製造でき、これを用いることで、荷重センサ等を安価に製造できる製造方法とそれに用いるペーストを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における絶縁ペーストを多層印刷形成した断面図
【図２】本発明の実施の形態２におけるレベリングの違いを示す特性図
【図３】本発明の実施の形態３における絶縁ペーストを多層印刷形成した断面図
【図４】本発明の実施の形態４における絶縁ペーストを多層印刷形成した断面図
【図５】本発明の実施の形態６における荷重センサを製造する工程を説明する断面図
【図６】金属基板上に多層配線を形成する工程を説明する断面図
【図７】印刷によって複数層を形成する工程を説明する断面図
【符号の説明】
１ 金属基板
２ 絶縁ペースト
３ 絶縁層
４ 電極ペースト
５ 矢印（溶剤の浸透方向）
６ 未焼成絶縁層（従来）
７ 凹凸
８ 未焼成絶縁層（水溶性）
９ 水溶性電極ペースト
１０ 水溶性電極層（乾燥後）
１１ コンポジット絶縁層
１２ 内部電極
１３ 配線電極
１４ 感歪抵抗体
１５ オーバーコート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a load sensor in which a multilayer wiring board of a heat-resistant metal substrate is formed, that is, an electronic component called a rigid core or a load sensor in which a strain-sensitive resistor is formed on a metal substrate, and a paste used therefor.
[0002]
[Prior art]
A conventional rigid core substrate, or a load sensor formed with a strain-sensitive resistor on a metal substrate, prints a predetermined glass paste or electrode paste on a heat-resistant metal plate and repeats firing several times. Had been manufactured. However, there has been a problem that the cost required for firing increases as the number of layers increases.
[0003]
The conventional problem will be described with reference to FIGS. FIG. 6 illustrates how a multilayer wiring is formed on a metal substrate. In FIG. 6A, an insulating paste 2a is printed on a metal substrate 1 in a predetermined pattern. Next, as shown in FIG. 6B, the insulating paste 2a is fired to form an insulating layer 3a.
[0004]
Next, in FIG. 6C, the insulating paste 2b is formed by printing on the insulating layer 3a. In FIG. 6D, the insulating layer 3b is obtained by firing the insulating paste 2b. After the plurality of insulating layers are thus formed, the electrode paste 4 is printed as shown in FIG. 6E, and then fired at a predetermined temperature.
[0005]
By repeating these steps a predetermined number of times, a multilayer substrate is manufactured. The reason why the insulating layer is formed into a plurality of layers is to eliminate pinholes at the time of printing. Insulation failure during the process can be reduced, and the product yield can be increased.
[0006]
However, when manufacturing such an electronic component, baking is required for each printing, and the number of baking times is equal to the number of insulating layers and wiring layers. Therefore, as the number of product layers increases, the manufacturing cost increases.
[0007]
Next, a problem that occurs when a plurality of layers are fired at once to reduce the manufacturing cost will be described with reference to FIGS. FIG. 7 illustrates a case where a plurality of layers are formed by printing.
[0008]
In FIG. 7A, an insulating paste 2c is printed on the metal substrate 1. In FIG. 7A, since the solvent does not penetrate into the metal substrate 1 from the insulating paste 2c, the printed insulating paste 2c levels without increasing the viscosity.
[0009]
Next, in FIG. 7B, the unsintered insulating layer 6a is obtained by drying the insulating paste 2c. Thereafter, as shown in FIG. 7C, when the insulating paste 2d is printed on the unsintered insulating layer 6a, the solvent component in the insulating paste 2d is removed from the unsintered insulating layer 6a as shown by an arrow 5 in FIG. , And the viscosity rapidly increases, so that large irregularities 7 are generated on the surface.
[0010]
In the case of a screen, the irregularities 7 correspond to mesh marks of a screen plate. Such irregularities 7 will not be leveled thereafter.
[0011]
Therefore, even if this is fired, as shown in FIG. 7D, the insulating layer 6b remains with the large unevenness 7 remaining.
[0012]
FIG. 7E shows a case where the electrode 4 is formed thereon. However, despite the presence of a plurality of insulating layers 6a and 6b, the insulating layer 6b has a large unevenness 7 so that the insulating layer 6b is formed. There is no effect of forming a plurality of layers, and as compared with the case of forming by individual baking in FIG.
[0013]
For this reason, when multilayering is to be performed, a ceramic raw sheet as proposed in JP-A-2001-267743 has been applied. However, in the case of printing, for example, in accordance with the complicated outer shape of a metal substrate as in a strain sensor proposed in JP-A-6-137805, JP-A-2000-292283, JP-A-2000-221084, and the like. It has been desired to form the insulating layer with high precision.
[0014]
However, in such a case, even if an attempt is made to paste a ceramic raw sheet having no pinholes as an insulating layer, in the case of a ceramic raw sheet, a complicated pattern (a complicated outer shape, pattern shape, via holes, large and small holes, etc.) ) Was difficult to process.
[0015]
In addition, as an example of forming a multilayer wiring board on a ferrite substrate, JP-A-7-193369 is described. As an example of forming an inductor on a ceramic substrate, JP-A-11-31632 and JP-A-11-121645 are disclosed. Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2000-150303 has been proposed.
[0016]
However, when a multilayer circuit is formed on such a conventional hard substrate, baking has been performed for each layer as proposed in JP-A-6-29660.
[0017]
On the other hand, regarding the infiltration of the solvent in the ink into the unsintered layer, the inventors have long used ceramic green sheets for multilayer ceramic capacitors as an example. We have been proposing water-based inks. Alternatively, the inventors have proposed an electrode ink or the like using polymerized linseed oil on ceramic green sheets. Recently, various measures have been proposed in JP-A-2000-327964 and JP-A-2000-182889, taking an ink jet as an example.
[0018]
However, it has been difficult to put it to practical use as it is in screen printing widely used in the manufacture of electronic components.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved is that in a conventional method of manufacturing paste and electronic components, it is necessary to fire each time so that the solvent component in the paste permeates into the base during multilayer printing and does not level.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a paste that achieves high leveling even at the time of multilayer printing, and provides a more inexpensive electronic component by simultaneously firing a plurality of layers by using this paste.
[0021]
According to the first aspect of the present invention, an insulating paste containing at least 1 to 20% by weight of a water-soluble resin and an insulating paste containing at least 1 to 20% by weight or less of a water-insoluble resin are overlapped on a metal substrate. Is a method of manufacturing an electronic component, in which after printing in a manner as described above, firing in an oxidizing atmosphere at 600 to 950 ° C., and further printing an insulating paste or an electrode paste and firing in an oxidizing atmosphere at 600 to 950 ° C. Making use of the fact that the paste using the conductive resin and the paste using the water-insoluble resin are hardly compatible with each other, multilayer printing can be performed while suppressing the occurrence of printing unevenness. In this case, since the insulating layer and the electrode layer can be fired collectively, the number of firing times can be reduced, the firing cost when manufacturing an electronic component can be reduced, and the cost of the product can be reduced. .
[0022]
According to a second aspect of the present invention, an insulating paste containing at least 1 to 20% by weight of a water-soluble resin and a conductor paste containing at least 1 to 20% by weight of a non-water-soluble resin are overlapped on a metal substrate. This is a method for manufacturing an electronic component, in which after printing on an oxidizing atmosphere at 600 to 950 ° C., and then printing an insulating paste or an electrode paste, and then firing in an oxidizing atmosphere at 600 to 950 ° C. Making use of the fact that the insulating paste using a resin and the conductor paste using a water-insoluble resin are hardly compatible with each other, multilayer printing can be performed while suppressing printing unevenness and pinholes in the insulating layer. In an oxidizing atmosphere of 600 to 950 ° C., both the insulating layer and the electrode layer can be fired collectively, so that the number of firings can be reduced, and the firing cost when manufacturing an electronic component can be reduced. Cost down is possible. Further, by printing an insulating paste or an electrode paste on the insulating layer thus formed, a multilayered electronic component can be manufactured at low cost and high yield.
[0023]
According to a third aspect of the present invention, a conductive paste containing at least 1 to 20% by weight of a water-soluble resin and an insulating paste containing at least 1 to 20% by weight of a non-water-soluble resin are overlapped on a metal substrate. This is a method for manufacturing an electronic component, in which after printing on an oxidizing atmosphere at 600 to 950 ° C., and then printing an insulating paste or an electrode paste, and then firing in an oxidizing atmosphere at 600 to 950 ° C. Taking advantage of the fact that the conductive paste using resin and the insulating paste using water-insoluble resin are hardly compatible with each other, multilayer printing can be performed while suppressing printing unevenness and occurrence of pinholes in the insulating layer. In an oxidizing atmosphere of 600 to 950 ° C., both the insulating layer and the electrode layer can be fired collectively, so that the number of firings can be reduced, and the firing cost when manufacturing an electronic component can be reduced. Cost down is possible. Further, by printing an insulating paste or an electrode paste on the insulating layer thus formed, a multilayered electronic component can be manufactured at low cost and high yield.
[0024]
The invention according to claim 4 of the present invention is that, after printing a conductive paste or an insulating paste containing at least 1 to 20% by weight of a water-soluble resin on a metal substrate so as to overlap each other, further printing an electrode paste, After baking in an oxidizing atmosphere of up to 950 ° C., an insulating paste is printed, and after baking in an oxidizing atmosphere of 600 to 950 ° C., a wiring pattern and a method of manufacturing an electronic component forming a strain-sensitive resistor connected thereto are formed. By utilizing the fact that conductive paste and insulating paste using water-soluble resin are hardly compatible with non-water-soluble paste, multilayer printing is possible while suppressing printing unevenness and pinholes in the insulating layer. In addition, since the insulating layer and the electrode layer can be fired collectively in an oxidizing atmosphere at 600 to 950 ° C., the number of firings can be reduced, and firing at the time of manufacturing an electronic component can be performed. Lowered the strike, it is possible cost of the product. Further, by forming a wiring pattern and a strain-sensitive resistor on the insulating layer thus formed, sensor-related electronic components such as a load sensor can be manufactured at low cost and high yield.
[0025]
The invention according to claim 5 of the present invention is characterized in that after printing on a metal substrate so as to overlap with each other using a conductive paste or an insulating paste containing at least 1 to 20% by weight of a water-soluble resin, oxidation at 600 to 950 ° C. After baking in an atmosphere to form an insulating layer having a built-in electrode therein, a method of manufacturing an electronic component is provided in which a wiring pattern and a strain-sensitive resistor connected thereto are formed on the insulating layer. Since an insulating layer having a built-in structure can be manufactured at low cost, sensor-related electronic components such as a load sensor having excellent noise resistance and the like can be manufactured at low cost and high yield.
[0026]
The invention according to claim 6 of the present invention is characterized in that after printing an insulating paste containing at least glass powder or ceramic powder containing 1 to 20% by weight of a water-soluble resin on a metal substrate to a thickness of 10 to 200 μm, Baking in an oxidizing atmosphere at 600 to 950 ° C., further forming a strain-sensitive resistor, and forming a glass layer having a thickness of 10 to 200 μm and containing 60% by weight or more of PbO on the strain-sensitive resistor. By using an insulating paste containing a water-soluble resin during multi-layering by printing, it is possible to prevent penetration of the paste at the bottom of the layer, and it is possible to reduce the cost by firing multiple layers at once. In addition, by forming a glass layer containing PbO on the strain-sensitive resistor as a protective layer, the reliability can be greatly improved as compared with a protective layer mainly composed of resin.
[0027]
The invention according to claim 7 of the present invention is that, after printing and drying an electrode paste containing 1 to 20% by weight of a water-soluble resin on a metal substrate, the electrode paste is fired in an oxidizing atmosphere at 600 to 950 ° C. A method for manufacturing an electronic component in which a strain-sensitive resistor is formed and a glass layer containing 10% by weight or more of PbO and containing 60% by weight or more of PbO is formed on the strain-sensitive resistor. By using an electrode paste containing PbO, it is possible to prevent infiltration of the paste at the bottom of the paste, and it is possible to sinter multiple layers at a time, so that the cost can be reduced and a glass layer containing PbO is formed on the strain-sensitive resistor. Is formed as a protective layer, the reliability thereof can be greatly improved as compared with a protective layer mainly composed of resin.
[0028]
The invention according to claim 8 of the present invention is characterized in that, on a metal substrate, 1 to 20% by weight of an insulating paste containing at least glass powder or ceramic powder containing 1 to 20% by weight of a water-soluble resin and 1 to 20% by weight of a non-water-soluble resin. After alternately printing and drying the containing insulating paste, the electrode paste is further printed and baked in an oxidizing atmosphere at 600 to 950 ° C. to form a strain-sensitive resistor, and a thickness is formed on the strain-sensitive resistor. This is a method for manufacturing an electronic component in which a glass layer having a thickness of 10 to 200 μm and containing PbO at 60% by weight or more is provided, and a method for manufacturing a strain sensor having excellent reliability can be provided.
[0029]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a mixed solution comprising 10 to 80% by weight of glass powder having a particle size of 0.5 to 10 μm, 1 to 20% by weight of a water-soluble resin, and water and a water-soluble organic solvent. It is an insulating paste having a concentration of 5 to 30% by weight and a viscosity of 10 to 1000 poise. The use of a water-soluble resin makes it possible to produce an environment-friendly product, and the water-soluble resin is hardly impregnated with an organic solvent (water-soluble). Making use of the fact that conductive resin hardly swells with an organic solvent), screen-printed paste containing water-insoluble resin on paste using this glass powder (or insulating layer formed by drying this paste) However, since high-level printing with little unevenness on the surface is possible, the yield of electronic components can be increased.
[0030]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a mixed solution comprising 10 to 80% by weight of a ceramic powder having a particle size of 0.1 to 5 μm, 1 to 20% by weight of a water-soluble resin, and water and a water-soluble organic solvent. It is an insulating paste having a concentration of 5 to 30% by weight and a viscosity of 10 to 1000 poise. The use of a water-soluble resin makes it possible to produce an environment-friendly product, and the water-soluble resin is hardly impregnated with an organic solvent (water-soluble). Taking advantage of the fact that the conductive resin hardly swells with the organic solvent), paste containing water-insoluble resin is screen-printed on the paste using this ceramic powder (or the ceramic paste layer formed by drying this paste). Even if it is formed, high-level printing with little unevenness on the surface becomes possible, so that the yield of electronic components can be increased.
[0031]
According to an eleventh aspect of the present invention, a composite powder composed of glass powder having a particle size of 0.5 to 10 μm and ceramic powder having a particle size of 0.1 to 5 μm is 10 to 80% by weight, and the resin is 1 to 20% by weight. Insulating paste containing 10% to 40% by weight of a mixed solution of water and a water-soluble organic solvent, and having a viscosity of 10 to 1000 poise and 5 to 100% of the resin. By using, it is possible to make environmentally friendly products, and the fact that organic solvent is hardly permeated into water-soluble resin (water-soluble resin hardly swells with organic solvent) makes use of this glass powder and ceramic powder. Even if a water-insoluble paste is screen-printed on a paste using a composite powder (or a composite paste layer formed by drying this paste), the surface has few irregularities, Since the belling printing can be performed, the yield of electronic components can be increased. In addition, by mixing the glass powder and the ceramic powder, the coefficient of thermal expansion of the composite insulating layer formed after firing can be adjusted, so that these insulating pastes can be formed on a plate having a different coefficient of thermal expansion, such as a ceramic substrate or a metal substrate. By printing and baking, a highly reliable insulating layer can be formed while preventing warping and twisting of the substrate.
[0032]
The invention according to claim 12 of the present invention is characterized in that a metal powder having a particle size of 0.1 to 10 μm is 10 to 80% by weight, a mixture of water and a water-soluble solvent is 1 to 20% by weight, water and a boiling point are 150 ° C. It is an electrode paste in which the above water-soluble organic solvent is 5 to 30% by weight and the viscosity is 10 to 1000 poise. It is possible to provide a high-leveling electrode paste having excellent printability and pattern accuracy with little unevenness on the surface. it can.
[0033]
The invention according to claim 13 of the present invention is characterized in that a metal powder containing 60% or more of silver having a particle size of 0.001 to 10 μm is 10 to 80% by weight, a water-soluble resin is 1 to 20% by weight, water and a water-soluble solvent are used. The electrode paste has a mixed solution of 5 to 30% by weight and a viscosity of 10 to 1000 poise. By using a water-soluble resin for the electrode paste, it is possible to make an environment-friendly product, Utilizing that organic solvent is hardly permeated into water (water-soluble resin hardly swells with organic solvent), water-insoluble resin is put on this electrode paste (or glass paste layer formed by drying electrode paste). Even when a paste containing the paste is formed by screen printing, high-level printing with little unevenness on the surface can be performed, so that the yield of electronic components can be increased.
[0034]
The invention according to claim 14 of the present invention is characterized in that the water-soluble organic solvent has a boiling point of 150 ° C. or more and is water-soluble at a ratio of 0.1 part by weight or more of the water-soluble organic solvent to 1 part by weight of water. The paste according to claim 1, wherein the water-soluble organic material is a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher, such as ethylene glycol, polyethylene glycol, or propylene glycol. And a water-soluble organic solvent having a boiling point of 300 ° C. or more, such as glycerin, can be used as a kind of plasticizer, so that environmentally friendly products can be produced.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a solid electrolytic capacitor of the present invention will be described with reference to embodiments and drawings.
[0036]
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B, showing how to realize high leveling while performing multilayer printing of an insulating paste. FIG. 1 shows a state in which an insulating layer is formed in multiple layers by printing on a metal substrate using an insulating paste containing a water-soluble resin of the present invention.
[0037]
In FIG. 1A, a conventional organic solvent-type insulating paste 2e is screen-printed on a metal substrate 1. As a matter of course, since the solvent in the insulating paste 2e does not penetrate into the metal substrate 1, high leveling is possible.
[0038]
Next, the insulating paste 2e is dried to form an unsintered insulating layer (conventional) 6, as shown in FIG. FIG. 1C shows a state in which a second insulating layer is further formed thereon. In FIG. 1C, an insulating paste 8 containing a water-soluble resin is printed on a green insulating layer (conventional) 6. At this time, the mixed liquid composed of water and the water-soluble solvent in the insulating paste 8 containing the water-soluble resin does not penetrate into the unfired insulating layer (conventional) 6 as the base. Therefore, the insulating paste 8 containing the water-soluble resin does not increase in viscosity even after printing, and can be leveled in the same manner as in FIG.
[0039]
In this manner, a multilayer insulating layer can be formed without generating irregularities. Also, by firing the thus formed multilayer insulating layers at once, the cost of the product can be reduced because the firing cost can be greatly reduced.
[0040]
Here, the general paste referred to herein is a paste obtained by dissolving a resin soluble in an organic solvent such as ethyl cellulose, butyral, or acryl in an organic solvent.
[0041]
Next, the water-soluble resin used for the paste will be described. First, as the water-soluble resin, an ammonium salt type of carboxymethylcellulose (CMC), methylcellulose (MC), hydroxypropylethylcellulose (HPEC), poval (PVA), and alginsan can be selected.
[0042]
Such general water-soluble polymers are inexpensive and easy to use. In addition, water is good for dissolving such a water-soluble resin, but water is easy to evaporate, so it is not suitable for use in screen printing. Therefore, it is desirable to use glycols (ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol) and the like. Alternatively, a water-soluble organic solvent that hardly evaporates, such as glycerin, can be mixed with water in an appropriate amount and used.
[0043]
The boiling point of the water-soluble organic solvent is desirably 150 ° C. or higher. A water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or less is not suitable for screen printing because it dries too quickly. The compatibility of the water-soluble organic solvent with water is preferably such that the water-soluble organic solvent is dissolved in a ratio of 0.1 part by weight or more to 1 part by weight of water. These can be selected from the above-mentioned glycols, glycerin and the like.
[0044]
It is desirable that the water-soluble insulating paste contains 10 to 80% by weight of insulating powder such as glass or ceramic. When the amount of the insulating powder is 10% by weight or less, sufficient insulating properties may not be obtained after firing.
[0045]
If the insulating powder is more than 80% by weight, sufficient leveling (smoothing) may not be obtained after printing. The water-soluble resin contained in the insulating paste is desirably 1 to 20% by weight. When the resin component is less than 1% by weight, the physical strength of the dried unsintered insulating layer 6 may be low. If the strength is low in this way, even if it is difficult for the solvent of the paste to be printed on to penetrate, the film may be damaged by the pressure at the time of printing or it may be dented in a mesh shape, so the product yield will be reduced .
[0046]
The solvent in the paste is desirably a liquid mixture of water and a water-soluble solvent. This is because even a water-soluble solvent (for example, butyl carbitol, glycerin, etc.) having a boiling point of 150 ° C. or more may dissolve a water-insoluble resin such as ethyl cellulose or butyral.
[0047]
However, by adding water (pure water, ion-exchanged water, distilled water, etc.) in advance to such a water-soluble organic solvent, ethyl cellulose or butyral resin can be prevented from being dissolved. In many cases, such an effect can be obtained if the amount of water added is 10% or more.
[0048]
Further, the affinity of the water-soluble organic solvent with water should be selected so as to be compatible at an arbitrary ratio of 0.1 part by weight or more of the water-soluble organic solvent to 1 part by weight of water.
[0049]
By doing so, even if the insulating paste containing the water-soluble resin is dried on the printing press, or even if the ratio (balance) of water and the water-soluble organic solvent in the ink solvent is shifted, the water-soluble resin gels, Precipitation and aggregation are less likely. In the case of a water-soluble resin, such a phenomenon is sometimes called salting out. However, in the case of a water-soluble organic solvent having high water solubility as in the present invention, such a salting out phenomenon does not occur.
[0050]
Also, gelation of the water-soluble resin can be prevented by reducing the ion (or salt) component in the paste. Further, by adding a water-soluble organic solvent to water, spoilage due to bacteria or the like can be prevented.
[0051]
(Embodiment 2)
In the second embodiment of the present invention, the reason why high leveling can be realized will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a difference in leveling due to a difference in base.
[0052]
In FIG. 2, the horizontal axis represents the time (unit: minute) after printing, and the vertical axis represents the size of the unevenness (unit: μm). In addition, x is printed on a metal substrate, black circle is printed on an undried insulating layer (conventional organic solvent-soluble type), and white circle is printed on an undried insulating layer (water-soluble). This is the case.
[0053]
In FIG. 2, printing was performed on a 165-mesh screen plate (emulsion thickness: 5 μm). Irregularities easily occur. As shown in FIG. 2, the black circles have the original irregularities as they are. This is because the solvent in the paste penetrates into the base, that is, the undried insulating layer immediately after printing, so that the fluidity of the paste itself is lost.
[0054]
On the other hand, in the case of x and white circles, the unevenness decreases with the passage of time. This is because the solvent in the paste does not penetrate into the base, that is, the metal plate or the unsintered insulating layer (water-soluble), so that the fluidity of the paste is maintained even after printing, and leveling can be performed under the influence of the surface tension and gravity of the paste. .
[0055]
(Embodiment 3)
Third Embodiment In the third embodiment of the present invention, a description will be given of high leveling of an electrode paste on an insulating paste with reference to FIG. FIG. 3 is a view for explaining the high leveling of the electrode paste on the insulating paste.
[0056]
In FIG. 3A, an unsintered insulating layer (water-soluble) 8 is formed on the metal substrate 1. Next, as shown in FIG. 3B, an electrode paste 4 is printed thereon. At this time, the solvent in the electrode paste 4 does not penetrate into the underlying unsintered insulating layer (water-soluble) 8. On the other hand, FIG. 3C shows a conventional example, in which the electrode paste 4 is printed on the unsintered insulating layer (conventional) 6C, and the underlying unsintered insulating layer (conventional) 6c The figure shows that the surface of the electrode paste is likely to have irregularities due to the penetration of the solvent component in the electrode paste 4 into the inside.
[0057]
As described above, in the third embodiment, by making the insulating paste a water-soluble type, the electrode pattern formed thereon can also have a high level. Therefore, the electrodes can be made uniform and thin, and the quality of the product can be improved.
[0058]
In addition, as a matter of course, the conductor powder in the electrode paste does not swell or penetrate into the underlying unsintered insulating layer (water-soluble) 8 together with the solvent.
[0059]
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, a case where the electrode paste is of a water-soluble type will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows how an insulating layer is further formed on the electrode paste by printing.
[0060]
In FIG. 4A, an unsintered insulating layer (conventional) 6 is formed on a metal substrate 1. Reference numeral 9 denotes a water-soluble electrode paste, which is an electrode paste using a water-soluble resin. Even when the water-soluble electrode paste 9 is printed on the unsintered insulating layer (conventional) 6, the solvent component in the ink hardly penetrates into the underlying unsintered insulating layer (conventional) 6.
[0061]
In this way, as shown in FIG. 4B, unevenness on the surface is naturally eliminated and leveling is performed.
[0062]
Next, the case of a conventional electrode paste will be described with reference to FIG. In FIG. 4 (C), the insulating paste 2 (not shown) printed on the conventional electrode paste (after drying) 4 soaks into the base as indicated by the arrow 5 and rapidly thickens. The surface is dried while leaving irregularities on the surface. As described above with reference to FIGS. 7A and 7B, the insulating layer having the irregularities tends to lower the insulation resistance and the yield.
[0063]
It is desirable that the water-soluble electrode paste contains 10 to 80% by weight of metal powder. When the amount of the metal powder is 10 parts by weight or less, the desired conduction may not be obtained after firing. When the metal powder is more than 80% by weight, sufficient leveling (smoothing) may not be obtained after printing. If the particle size of the metal powder is less than 0.1 μm, the metal powder itself becomes expensive, and the specific surface area of the powder becomes too large, making it difficult to form an ink.
[0064]
When the particle size of the metal powder is 10 μm or more, there is a concern that the screen plate is packed. The resin component contained in the electrode paste containing a water-soluble resin is desirably 1 to 20% by weight. When the resin component is less than 1% by weight, the physical strength of the dried coating film may be low. When the coating strength is low, when printing the next paste on it by screen printing etc., the coating film may be broken, scratched, or dented like a mesh, and the product yield may be reduced. is there.
[0065]
The water-soluble organic solvent contained in the electrode paste containing a water-soluble resin preferably has a boiling point of 150 ° C. or higher. By mixing such a water-soluble organic solvent with water, a general organic solvent-type paste dried film is not dissolved. It is desirable that the paste contains 10 to 40% by weight of such a water-soluble organic solvent. When the amount of the solvent in the paste is less than 10% by weight, the range of viscosity and solid content adjustment by the solvent is narrowed. When the water-soluble solvent is contained in an amount of 40% by weight or more, the change in film thickness due to drying of the ink may be large.
[0066]
The viscosity of the insulating paste is desirably 10 to 1000 poise. If it is less than 10 poise, the ink viscosity is too low and screen printing is difficult. On the other hand, if the ink viscosity exceeds 1000 poise, it is difficult to perform sufficient leveling because the viscosity is too high.
[0067]
Examples of the solvent component in the paste include ethyl cellulose resin, polyvinyl butyral resin, and acrylic resin (which are insoluble in water), and water-soluble organic solvents (eg, butyl carbitol, carbitol, cellosolve, etc.). ) Is dissolved.
[0068]
However, by adding an appropriate amount of water (preferably pure water, ion-exchanged water, or distilled water) to a water-soluble organic solvent such as butyl carbitol, the solubility in such a resin can be reduced. Therefore, in addition to glycol, such a kind of alcohol-based water-soluble organic solvent can be used for this application.
[0069]
Further, the firing temperature is desirably 600 to 950 ° C. When the temperature is lower than 600 ° C., the sintering of the insulating layer and the wiring layer may be insufficient. When a firing temperature of 950 ° C. or higher is required, inexpensive conductor powder mainly composed of silver cannot be used as a wiring material, and an expensive material having oxidation resistance and heat resistance due to the metal substrate itself must be used.
[0070]
Further, it is preferable that the firing be performed not in a reducing atmosphere using nitrogen gas or hydrogen gas, but in an oxidizing atmosphere using general oxygen-containing air. In this manner, by firing in an oxidizing atmosphere, the water-soluble resin can be less likely to remain as residual carbon inside the insulator or inside the conductor, so that the reliability of the insulating layer can be improved.
[0071]
(Embodiment 5)
In Embodiment 5, glass powder and ceramic powder used for the insulating paste will be described. The glass powder used for the insulating layer preferably has a particle size of 0.5 to 10 μm, and the ceramic powder preferably has a particle size of 0.5 to 5 μm.
[0072]
Glass powder having a particle size of less than 0.5 μm is expensive because the cost of pulverizing and classifying the glass raw material increases. If the particle size is 10 μm or more, the screen plate may be packed. Further, when the particle size of the ceramic powder is less than 0.1 μm, since the shrinkage during firing is large, matching with the metal substrate is difficult, and the ceramic powder may be peeled off from the metal substrate or the metal substrate may be distorted.
[0073]
Further, since the ceramic powder does not dissolve at the time of firing, powder having a size larger than 5 μm may lower the density of the insulating layer formed by firing or cause insulation failure.
[0074]
It is desirable that the glass powder has a softening temperature of 500 ° C. or higher. When a glass powder having a softening temperature of less than 500 ° C. is used, in our experiments, countless bubbles may be generated inside the fired glass or fine irregularities may be generated on the glass surface.
[0075]
On the other hand, general alumina, zirconia, SiO 2 , TiO 2 In the case of ceramic powders such as, for example, titanium burrs, ZnO, and MnO, the problem of residual carbon is unlikely to occur because the sintering is performed only at 1000 ° C. or higher. Even in this case, a material having a softening temperature of 500 ° C or more is desirable. In experiments by the inventors, when a composite glass having a softening temperature of less than 500 ° C. was made into a paste, countless bubbles were generated inside the composite glass after firing, or large irregularities were sometimes generated on the surface. .
[0076]
(Embodiment 6)
In Embodiment 6, a state of manufacturing a load sensor will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows an example in which such water-soluble and water-insoluble pastes are used alternately.
[0077]
Next, in FIG. 5A, reference numeral 10 denotes an electrode layer having a water-soluble resin (after drying). By combining and printing various layers of electrodes on the unsintered insulating layer (water-soluble) 8 and unsintered insulating layer (conventional) 6, a plurality of layers can be printed to improve the leveling property in multi-layer printing.
[0078]
It is not necessary to combine water-soluble and water-insoluble in all layers. Such a combination only needs to be introduced into a necessary part. After the multiple layers are formed in this way, the plurality of layers are fired at a time to obtain the shape shown in FIG. In FIG. 5B, reference numeral 11 denotes a composite insulating layer, 12 denotes an internal electrode, and is obtained by firing an unfired insulating layer (water-soluble) 8, an unfired insulating layer (conventional) 6, and a water-soluble electrode layer 10. .
[0079]
Next, as shown in FIG. 5C, a load sensor can be manufactured by further forming a wiring electrode 13, a strain-sensitive resistor 14, and an overcoat 15 thereon.
[0080]
In the case of a load sensor using the strain-sensitive resistor 14, the thermal expansion coefficient of the metal substrate 1 and that of the insulating layer are not highly matched in order to distort the metal substrate and measure a change in resistance value at that time. And reliability may be affected. Therefore, in this embodiment, it is preferable to use an insulating paste formed using composite powder formed by adding ceramic powder to glass powder as the insulating layer.
[0081]
In this way, Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 By adding a powder of, and adjusting the coefficient of thermal expansion to the heat-resistant substrate serving as the substrate, an optimal structure as a load sensor can be manufactured.
[0082]
The overcoat on the strain-sensitive resistor preferably contains PbO at 60% by weight or more. If the content of PbO is less than 60% by weight, PbO in the strain-sensitive resistor is likely to diffuse, and its characteristics may be changed. In addition, since PbO may be dissolved depending on environmental conditions, if the thickness of the overcoat is less than 10 μm, the reliability may be reduced. When the thickness of the overcoat is larger than 200 μm, internal stress may be easily generated in the overcoat, and the material cost may increase, thereby increasing the product cost.
[0083]
Further, when manufacturing the load sensor, if the thickness of the metal plate is less than 1 mm, the proof stress may be insufficient. Further, when the thickness of the metal substrate exceeds 10 mm, the metal substrate itself hardly bends, so that even if a strain-sensitive resistor is formed, a change in the resistance value can hardly be detected.
[0084]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a method for manufacturing a multilayer substrate on a metal substrate at low cost by using a water-soluble resin, and a manufacturing method capable of manufacturing a load sensor and the like at low cost by using the resin, and a paste used therefor. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view in which an insulating paste according to Embodiment 1 of the present invention is formed by multilayer printing.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a difference in leveling according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view in which an insulating paste according to Embodiment 3 of the present invention is formed by multi-layer printing;
FIG. 4 is a cross-sectional view in which an insulating paste according to Embodiment 4 of the present invention is formed by multi-layer printing.
FIG. 5 is a sectional view illustrating a step of manufacturing the load sensor according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view illustrating a step of forming a multilayer wiring on a metal substrate.
FIG. 7 is a sectional view illustrating a step of forming a plurality of layers by printing.
[Explanation of symbols]
1 Metal substrate
2 Insulating paste
3 insulating layer
4 Electrode paste
5 Arrow (solvent penetration direction)
6 Unfired insulating layer (conventional)
7 Unevenness
8 Unfired insulating layer (water-soluble)
9 Water-soluble electrode paste
10 Water-soluble electrode layer (after drying)
11 Composite insulating layer
12 Internal electrode
13 Wiring electrode
14 Strain-sensitive resistor
15 Overcoat
