JP2010287678A - チップ抵抗器の表電極および裏電極 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のチップ抵抗器の電極は、導電性粉、鉛フリーのガラスフリットおよび樹脂バインダーを含む導電性ペーストから形成されるチップ抵抗器の電極であって、導電性粉は、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)およびそれらの合金よりなる群から選ばれる少なくとも一種の金属粉であり、かつ、ガラスフリットは、SiO2を60wt%以上含む第一のガラスフリットおよびTiO2を5wt%以上含む第二のガラスフリットを1:3〜5:1の重量比で含むことを特徴とする。本発明はさらに、上記チップ抵抗器の電極の製造方法を含む。
【選択図】図1
Description
(a)(i)金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)およびそれらの合金よりなる群から選ばれる少なくとも一種の金属粉である導電性粉、
(ii)SiO2を60wt%以上含む第一のガラスフリットおよびTiO2を5wt%以上含む第二のガラスフリットを1:3〜5:1の重量比で含む鉛フリーのガラスフリット、および
(iii)樹脂バインダー
を含む導電性ペーストを絶縁性基板に塗布する工程と、
(b)該絶縁性基板に塗布された導電性ペーストを800〜900℃で焼成する工程。
本発明は、電極、特にチップ抵抗器の電極に関する。本発明の電極は、導電性粉、鉛フリーのガラスフリットおよび樹脂バインダー、任意選択で金属酸化物をさらに含む導電性ペーストから形成される。
(1) 導電性粉
本発明に使用される導電性粉は、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)およびそれらの合金よりなる群から選ばれる少なくとも1種の貴金属粉である。好ましくは、低い導通抵抗、良好なはんだ濡れ性を具備し、更には酸化焼成可能なAg粉およびAgのマイグレーションを抑えるPd粉の混合粉を用いる。導電性粉の形状は、フレーク状、球状または無定型のいずれの形態であってもよい。また、導電性粉の粒径は、一般的な導電性ペーストとして使用される場合、導電性粉の焼結特性に影響を与えることがある。例えば、粒径の大きなAg粉は粒径の小さなAg粉よりもゆっくりした速度で焼結される。従って、導電性粉の粒径は、焼成プロファイルによって決定される。しかしながら、分散性や印刷性を考慮すると、平均粒径(D50、レーザー散乱式粒径分布測定装置によるメーカー公称値)は、好ましくは、0.1〜5μmである。0.1μm以下の場合は電極材料中での分散性が悪くなって十分な電極強度が得られないおそれがある。粒径が5μm以上の場合には、導電性ペーストを例えばスクリーン印刷する際に目詰まりを生じるおそれがある。導電性粉の含有量は、本発明の目的を達成できる量であれば特に限定されないが、AgおよびPdの混合粉の場合には、導電性ペーストの重量に基づいて65〜90wt%、より好ましくは70〜80wt%である。
本発明において使用されるガラスフリットは、無機結合剤としての機能を持ち、焼成工程において導電性粉の焼結を助け、また、耐半田喰われ性に寄与しうる。また、本発明におけるガラスフリットは、焼成によって液化して凹凸ある表面をもつアルミナ基板の凹部に嵌り固化し、いわば楔のような機能を持って、電極を基板に接着させる、耐酸性に寄与しうる。そのため、ガラスフリットは、適用される焼成温度で十分な粘度とガラス流動性を有するものであれば使用できる。本発明における電極は、焼成前の導電性ペーストの状態で、組成の異なる第一のガラスフリットおよび第二のガラスフリットを含む。これらのガラスは酸化物ガラスであり、単独でガラス化できるいわゆるガラスフォーマー酸化物、つまりSiO2、B2O3、P2O5、GeO2、または単独ではガラス化しないが多成分とすることによりガラス化する補足ガラスフォーマー酸化物、つまりTiO2、TeO2、Al2O3、B2O3、V2O5、Sb2O3、CuOおよびZnOから選ばれる少なくとも1種を含む。また、ガラス化しないがガラスの特性に変化を与えるいわゆるモディファイヤーと呼ばれる酸化物、つまりLiO、Na2O、K2O、MgO、BaO、CaOまたはSrOのうち少なくとも1種を含んでいても良い。ただし、本発明におけるガラスフリットは、鉛(Pb)を含まない。
本発明の電極は、スズ(Sn)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、およびレニウム(Re)から選ばれる金属の酸化物をさらに含んでもよい。これらの金属酸化物は、半田喰われを受けにくく、かつ、導電性を有するので、金属酸化物が添加された電極は、たとえ半田喰われによって導電性粉が溶け出したとしても、導電性の低下を抑えることができる。本発明で用いる金属酸化物には、例えば、以下のものが含まれる。
(1) イリジウム酸化物:Ir2O3,IrO2(イリジウム系パイロクロア:Pb2Ir2O7,Bi2Ir2O7,Lu2Ir2O7)、
(2) ロジウム酸化物:Rh2O3,RhO2,RhO3(ロジウム系パイロクロア:Pb2Rh2O7,Bi2Rh2O7,Tl2Rh2O7)、
(3) ルテニウム酸化物:RuO2,RuO3,RuO4(ルテニウム系パイロクロア:Pb2Ru2O7,Bi2Ru2O7,Tl2Ru2O7)、
(4) レニウム酸化物:Re2O3,ReO3,Re2O7、
(5) スズ酸化物:SnO,SnO2、
(6) ホウ化物:LaB6,Ni3B,Ni2B。
その他のルテニウム系パイロクロア酸化物については、特開2006−054495号公報(特許文献4)または米国特許第3583931号明細書(特許文献5)に詳細に記載されている。
本発明では、上記の導電性粉およびガラスフリットなどを樹脂バインダーに分散させ、半流動性の粘度を具備する「ペースト」と称される分散物を製造する。ペースト状にすることで、印刷によってアルミナ基板へ塗布することが可能となる。なお、本発明では、樹脂バインダーとは、樹脂そのものを指す。ただし、粘度調整のための溶剤を樹脂に添加することがあるため、その場合は、樹脂および溶剤の混合物をも含んだ概念である。本発明で使用される樹脂は、特に限定されないが、ペーストに一般的に用いられているエチルセルロース(EC)が好ましい。また、エチルヒドロキシエチルセルロース、ウッドロジン、エチルセルロースとフェノール樹脂の混合物、低級アルコールのポリメタクリレート及びエチレングリコールモノアセテートのモノブチルエーテルのような樹脂も使用できる。粘度調整のために樹脂に溶剤を添加しても良い。ペーストに広く用いられる溶剤は、テルペン(例えばアルファまたはベータ−テルピネオール)、ケロチン、ジブチルフタレート、ブチルカルビトール、ジブチルカルビトール、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ヘキシレングリコール並びに高沸点アルコール及びアルコールエステルである。これらおよび他の溶剤の種々を組み合わせて各適用に対して所望の粘度及び揮発性の必要条件が得られるよう処方される。
(a)(i)金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)およびそれらの合金よりなる群から選ばれる少なくとも一種の金属粉である導電性粉、
(ii)SiO2を60wt%以上含む第一のガラスフリットおよびTiO2を5wt%以上含む第二のガラスフリットを1:3〜5:1の重量比で含む鉛フリーのガラスフリット、および
(iii)樹脂バインダー
を含む導電性ペーストを絶縁性基板に塗布する工程、および
(b)該絶縁性基板に塗布された導電性ペーストを800〜900℃で焼成する工程。
実施例では、表1に示した導電性粉末、ガラスフリット、金属酸化物を用いた。第一のガラスフリットおよび第二のガラスフリットのペースト中の含有量を表2に示す。なお、導電性ペースト中の導電性粉、ガラスフリットおよび金属酸化物の総含有量は80.0wt%とし、ガラスフリット含有量およびAg粉の含有量がペーストごとに異なる。従って、いずれのペーストにおいてもその他のPd粉末、SnO2粉および樹脂バインダーの含有量は同じで、それぞれPd粉末の含有量は0.5wt%、SnO2粉の含有量は1.5wt%そして樹脂バインダーの含有量は20wt%とした。第一のガラスフリットの組成は、SiO2を71.3wt%、Al2O3を2.1wt%、B2O3を19.8wt%含むものであった。第二のガラスフリットの組成は、SiO2を35.4wt%、Al2O3を13.9wt%、B2O3を8.2wt%、ZnOを10.4wt%、TiO2を8.9wt%含むものであった。これらAg粉末、Pd粉末、ガラスフリット、SnO2および樹脂バインダーをそれぞれ所定量秤量し、ミキサーによって混合した後、ロールミルで分散処理して、導電性ペースト1〜5を調製した。
耐半田喰われ性の評価方法を図3を用いて説明する。96%アルミナ基板9(縦25mm×横25mm×厚0.64mm)に導電性ペースト1〜5を、それぞれ図3に示すパターン8(幅:0.5mm、厚膜17μm)にスクリーン印刷し、乾燥後に焼成して、電極1〜5とした。乾燥条件は、150℃で10分間であった。焼成条件は、焼成炉:電気式ベルト炉、ベルトスピード:124mm/min、温度プロファイルは、850℃以下10分、850℃10分、850℃以上10分であった。得られたパターン8を、アルミナ基板9とともに、約220℃に保たれた溶融共晶はんだ(Sn:Pb=62:36)の中に30秒浸漬した。浸漬後、取り出して電極1〜5の抵抗値を、図3に示すような一般に使用されている4端子法による抵抗値測定法を用いて測定した。抵抗値測定器10には、デジタルマルチメータ(R6581、株式会社アドバンテスト製)を使用した。結果を、表2に示す。
2 表面電極
3 裏面電極
4 抵抗皮膜
5 端子部
6 ガラスコート
7 樹脂コート
8 パターン
9 アルミナ基板
10 抵抗値測定器
11 角パターン
Claims (10)
- 導電性粉、鉛フリーのガラスフリットおよび樹脂バインダーを含む導電性ペーストから形成されるチップ抵抗器の電極であって、導電性粉は、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)およびそれらの合金よりなる群から選ばれる少なくとも一種の金属粉であり、かつ、ガラスフリットは、SiO2を60wt%以上含む第一のガラスフリットおよびTiO2を5wt%以上含む第二のガラスフリットを1:3〜5:1の重量比で含むことを特徴とするチップ抵抗器の電極。
- 前記第一のガラスフリットは、SiO2を60〜95wt%、B2O3を10〜30wt%およびAl2O3を0.5〜10wt%、含み、かつ、上記第二のガラスフリットは、TiO2を5〜15wt%、B2O3を4〜20wt%、Al2O3を5〜25wt%およびZnOを5〜25wt%を含むことを特徴とする請求項1のチップ抵抗器の電極。
- 前記導電性ペーストは、スズ(Sn)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、およびレニウム(Re)から選ばれる金属酸化物をさらに含むことを特徴とする請求項1のチップ抵抗器の電極。
- 前記ガラスフリットの含有量は、1〜10wt%であることを特徴とする請求項1のチップ抵抗器の電極。
- 前記金属酸化物の含有量は、0.1〜5.0wt%であることを特徴とする請求項1のチップ抵抗器の電極。
- (a)(i)金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)およびそれらの合金よりなる群から選ばれる少なくとも一種の金属粉である導電性粉、
(ii)SiO2を60wt%以上含む第一のガラスフリットおよびTiO2を5wt%以上含む第二のガラスフリットを1:3〜5:1の重量比で含む鉛フリーのガラスフリット、および
(iii)樹脂バインダー
を含む導電性ペーストを絶縁性基板に塗布する工程と、
(b)該絶縁性基板に塗布された導電性ペーストを800〜900℃で焼成する工程、
を含むことを特徴とするチップ抵抗器の電極の形成方法。 - 前記第一のガラスフリットは、SiO2を60〜95wt%、B2O3を10〜30wt%およびAl2O3を0.5〜10wt%、含み、かつ、上記第二のガラスフリットは、TiO2を5〜15wt%、B2O3を4〜20wt%、Al2O3を5〜25wt%およびZnOを5〜25wt%を含むことを特徴とする請求項6のチップ抵抗器の電極の形成方法。
- 前記導電性ペーストは、スズ(Sn)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、およびレニウム(Re)から選ばれる金属酸化物をさらに含むことを特徴とする請求項6のチップ抵抗器の電極の形成方法。
- 前記金属酸化物は、SnOまたはSnO2であることを特徴とする請求項6のチップ抵抗器の電極の形成方法。
- 前記金属酸化物の含有量は、0.1〜5.0wt%であることを特徴とする請求項6のチップ抵抗器の電極の形成方法。
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