JP2010287678A - チップ抵抗器の表電極および裏電極 - Google Patents

チップ抵抗器の表電極および裏電極 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、耐半田喰われ性と耐酸性を兼ね備えた特性を有するチップ抵抗器の電極を提供することを目的とする。
【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

本発明は、電極、特にチップ抵抗器の表電極および/または裏電極に関する。
チップ抵抗器は、一般に、基板、表面電極、裏面電極を有し、表面電極と裏面電極の両者の導通を図るための端子部をさらに有する。これらの表面電極、裏面電極および端子部には、例えば導電性ペーストが用いられる。
チップ抵抗器に関しては、例えば、以下のような文献がある。
特許文献1は、銅導体ペーストのガラスフリットとして、2種のホウケイ酸亜鉛系ガラスフリットを含有する、耐メッキ性の高いセラミックコンデンサの端子部を開示している。この端子部は、SiO2を3〜10質量%、B23を25〜35質量%、ZnOを50〜65質量%、Al23を0〜5質量%およびNa2O+Li2O+K2Oを1〜5質量%含む第一のガラスと、SiO2を30〜45質量%、B23を7〜15質量%、ZnOを20〜30質量%、CaOを0〜5質量%、Al23を0〜5質量%、TiO2を0〜5質量%、ZrO2を3〜10質量%およびNa2O+Li2O+K28〜15質量%を含む第二のガラスを含む。
特許文献2は、耐半田喰われ性を有するチップ抵抗器の端子部を開示している。この端子部は、抵抗膜に接する半田に濡れにくい材料からなる第1の電極と、第1の電極に少なくとも一部を重ねるように、かつ前記抵抗膜とは離隔させて設けられた半田濡れ性が良い材料からなる第2の電極から構成されている。
特許文献3は、耐半田食われ性に優れたチップ抵抗体の端子部を開示している。この端子部は、Ag粉、Pd粉、ガラスフリット、スズ、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、およびレニウムから選ばれる金属酸化物、パイロクロルまたはホウ化物を含む。
特開2008−218022号公報 特開平07−201506号公報 特開平10−074419号公報 特開2006−054495号公報 米国特許第3583931号明細書 特開平07−147203号公報 特開2004−111833号公報
チップ抵抗器の表面電極は、ガラスコートおよび樹脂コートによりカバーされる。しかし、樹脂コートと端子部の間に隙間が生じたり、またはガラスコートや樹脂コートに割れ目が生じると、チップ抵抗器にメッキや半田を施す際に、表面電極はメッキ液および半田による悪影響を受けうる。例えば、施されたNiメッキの酸が隙間や割れ目から電極に達し、電極の接着強度が劣化してしまう。また、半田が施されると、電極中の導電性粉(AgまたはCu)が隙間や割れ目を通して溶融はんだに溶け出し、電極の抵抗値があがってしまう“半田喰われ”という問題もある。耐酸性または耐半田喰われ性に関する開示には、例えば上述した特許文献があるが、これらは耐酸性または耐半田喰われ性をもつ端子部に関する開示であり、製造方法が端子部とは異なる表面電極へ、上記開示をそのまま適用することは難しい。また、耐半田喰われ性と耐酸性は、いわゆるトレードオフの関係にあり、半田喰われ性を向上させると耐酸性が低下し、逆に耐酸性を向上させると半田喰われ性が低下する傾向にある。
従って、耐半田喰われ性と耐酸性を兼ね備えた電極、特にチップ抵抗器の電極の必要性があり、本発明は、そのような特性を有するチップ抵抗器の電極を提供することを目的とする。
本発明は、電極、特にチップ抵抗器の電極に関し、この電極は、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。この電極を形成するための導電性ペーストの導電性粉は、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種の金属粉である。また、ガラスフリットは、少なくとも二酸化ケイ素(SiO2)を含む第一のガラスフリットおよび少なくとも二酸化チタン(TiO2)を含む第二のガラスフリットを1:3〜5:1の比で含むことを特徴とする。また、第一のガラスフリットは、好ましくは、60〜95wt%のSiO2、10〜30wt%の酸化ホウ素(B23)および0.5〜10wt%の酸化アルミニウム(Al23)を含む組成を有する。上記第二のガラスフリットは、5〜15wt%のTiO2、4〜20wt%のB23、5〜25wt%のAl23および5〜25wt%の酸化亜鉛(ZnO)を含む組成であることが好ましい。さらには、本発明の電極は、上記導電性ペーストに、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金属酸化物をさらに含む導電性ペーストを用いることが好ましい。
本発明のチップ抵抗器の電極を形成する方法は、以下の工程を含む。
(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。
このような工程で形成されたチップ抵抗器の電極は、耐半田喰われ性および耐酸性を兼ね備えているために、ガラスコートと端子部の間に隙間が生じてもチップ抵抗器の電気特性に与える影響を抑えることができる。
本発明に係る電極を用いたチップ抵抗器の概略断面図である。 (a)から(e)は、本発明に係るチップ抵抗器の電極の製造方法を説明するための概略図である。 実施例において、耐半田喰われ性の評価に用いた測定用回路を示す図である。 実施例において、酸に浸漬させた後の電極の接着強度の評価に用いた測定用回路を示す図である。
本発明では、導電性ペーストが本発明で規定するように導電性粉、ガラスフリットおよび任意選択で金属酸化物を含有する場合、この導電性ペーストを焼成して得られる電極は、耐半田食われ性および耐酸性の両方が改善されることを見出した。以下に、本発明のチップ抵抗器の電極およびその形成方法について述べる。
1.電極
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。
まず、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を用いた電極について説明する。本発明の電極は、チップ抵抗器の電極であれば、形状、電極の厚さ、その他の諸要件は特に限定されない。具体例として、例えば、図1に示すようなチップ抵抗器の電極を挙げることができる。以下に、図1のチップ抵抗器を例に取り、本発明の電極を説明する。
チップ抵抗器の電極は、例えば図1に示す、表面電極2および裏面電極3のようなものである。表面電極2および裏面電極3は、それぞれ、基板1上面および裏面の対向した位置に設けられている。次に、電極以外のチップ抵抗器の要素について、図1を参照して説明する。チップ抵抗器は、基板1を有する。上述のように、基板1の上面および裏面に表面電極2および裏面電極3が設けられており、表面電極2の一部が抵抗皮膜4により覆われている。基板1の側面部には、表面電極2および裏面電極3の両者の導通を図るために、これら電極の一部を被覆するように端子部5が設けられる。上記抵抗被膜4の表面には、これを被うようにガラスコート6および樹脂コート7が設けられる。そして、露出している端子部5を覆うようにNiメッキまたはSnメッキの層が設けられる(図示せず)。チップ抵抗器は、その端子部が位置する回路基板上のランド部分に、溶融はんだによって固定される。本発明では、電極の材料として、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を用いる。上記チップ抵抗器における電極以外の材料は、従来用いられているものであり、特に制限されない。例えば、基板1は絶縁性基板であれば特に限定されない。例えばアルミナ基板、セラミック基板、ガラス基板を用いることができる。抵抗被覆4は、従来の酸化ルテニウムを含む抵抗ペーストを用いることができ、これを印刷および焼成して形成することができる。端子部は従来の導電性ペーストを、ガラスコート6および樹脂コート7は、それぞれ従来のガラスペーストおよび樹脂ペーストを用いることができ、これらを印刷および焼成して形成することができる。
本発明の上記導電性ペーストを用いた電極は、上述のチップ抵抗器の表面電極2および裏面電極3の両方に用いることができる。なお、表面電極2は、裏面電極3よりも半田と接触する可能性が高いので、本発明の電極は、少なくとも表面電極2に適用されることが、より好ましい。
以下に、本発明で使用する導電性ペーストの組成について説明する。
(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。
(2) ガラスフリット
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、B23、P25、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、Al23、B23、V25、Sb23、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。
本発明における第一のガラスフリットは、第一のガラスフリットの重量に基づいて60wt%以上のSiO2を含む。第一のガラスフリットに含まれるSiO2の量は、第一のガラスフリットの重量に基づいて、好ましくは60〜95wt%、より好ましくは65〜90wt%である。下記の実施例で示すように、SiO2を多く含むガラスを電極材料に用いると、電極がメッキによって剥離するのを抑える効果が得られる。第一のガラスフリットは、SiO2の他に、上記ガラスフォーマーおよび補足ガラスフォーマーを含んでも良い。ガラスフォーマーとしては特に、B23が好ましい。補足ガラスフォーマーとしては、Al23が好ましい。B23の含有量は、好ましくは第一のガラスフリットの重量に基づいて10〜30wt%、より好ましくは15〜25wt%である。Al23の含有量は、好ましくは第一のガラスフリットの重量に基づいて0.5〜10wt%、より好ましくは1〜5wt%である。第一のガラスフリットは、モディファイヤーとしてアルカリ金属酸化物、具体的には、LiO、Na2OおよびK2Oのうち少なくとも一種を含んでもよい。モディファイヤーの含有量は、好ましくは第一のガラスフリットの重量に基づいて1〜10wt%、より好ましくは3〜8wt%である。ただし、第一のガラスフリットはTiO2を含まない。
本発明における第二のガラスフリットは、第二のガラスフリットの重量に基づいて5wt%以上のTiO2を含む。第二のガラスフリットに含まれるTiO2の量は、第二のガラスフリットの重量に対して、好ましくは5〜15wt%、より好ましくは6〜10wt%である。TiO2のガラス中の含有量が少ないとAgが電極から流出するのを防ぐ効果が低減しうる。しかし、TiO2は、単独でガラス化しないため、多すぎるとガラスフリットの形成に支障をきたしうる。第二のガラスフリットは、SiO2の他に、上記ガラスフォーマーおよび補足ガラスフォーマーを含んでも良い。ガラスフォーマーとしては、特にB23が好ましい。B23の含有量は、好ましくは第二のガラスフリットの重量に基づいて4〜20wt%、より好ましくは5〜15wt%である。補足ガラスフォーマーとしては、特にAl23およびZnOが好ましい。Al23の含有量は、好ましくは第二のガラスフリットの重量に基づいて5〜25wt%、より好ましくは8〜15wt%である。ZnOの含有量は、好ましくは第二のガラスフリットの重量に基づいて5〜25wt%、より好ましくは10〜20wt%である。また、第二のガラスフリットは、モディファイヤーとしてLiO、Na2O、K2O、MgO、BaOおよびCaOのうち少なくとも一種を含んでも良い。モディファイヤーの含有量は、第二のガラスフリットの重量に対して、1〜30wt%である。第二のガラスフリットは、ガラスフォーマーとしてSiO2を含んでも良いが、SiO2の含有量は、第二のガラスフリットの重量に基づいて40wt%を超えない点で、第一のガラスフリットと区別される。
本発明では、第一のガラスフリットおよび第二のガラスフリットの重量比は、1:3〜5:1である。より好ましくは1:1〜4:1である。実施例で示すように、第一のガラスフリットまたは第二のガラスフリット単独では、電極の耐半田喰われ性と耐酸性を両立させることは難しいが、1:3〜5:1の範囲の重量比をもってこれらガラスを併せて用いると、半田喰われ性と耐酸性を両立できる傾向が見られた。また、導電性ペースト中のガラスフリットの含有量は、特に限定されるものではない。実施例で示すように、第一のガラスフリットおよび第二のガラスフリットを混合して用いれば、ガラスフリットの含有量が異なっても、耐半田食われ性および耐酸性は得られる。本発明において、好ましいガラスフリットの含有量は、導電性ペーストの重量に基づいて、1〜10wt%である。導電性ペースト中のガラスフリットの含有量が1wt%に満たないと、導電性ペーストを焼成して形成された電極が基板から剥離する可能性がある。一方10wt%を超えると、電極の導電性を妨げてしまう可能性がある。ガラスフリットの含有量は、より耐半田食われ性および耐酸性を向上させるためには、導電性ペーストの重量に基づいて、1〜5wt%である。実施例(表3)において、ガラス含有量が6.6wt%であるとき、耐半田食われ性および耐酸性が、劣る傾向が見られた。
本発明においては、ガラスフリットの粒径は特に限定されるものではない。しかしながらガラスフリット粒子の平均粒径(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、0.1〜10μmの範囲にあることが望ましい。0.1μmに満たないと、導電性ペースト中に均等に分散し難い。また、粒径が10μmを越える場合には、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の原因となりうる。
本発明の特徴は、以上述べたように、組成の異なるガラスフリットを混合して用いることでチップ抵抗器の電極の耐半田喰われ性および耐酸性を向上させることにある。
(3) 金属酸化物
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:Ir23,IrO2(イリジウム系パイロクロア:Pb2Ir27,Bi2Ir27,Lu2Ir27)、
(2) ロジウム酸化物:Rh23,RhO2,RhO3(ロジウム系パイロクロア:Pb2Rh27,Bi2Rh27,Tl2Rh27)、
(3) ルテニウム酸化物:RuO2,RuO3,RuO4(ルテニウム系パイロクロア:Pb2Ru27,Bi2Ru27,Tl2Ru27)、
(4) レニウム酸化物:Re23,ReO3,Re27
(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。
これら金属酸化物は、単独で添加しても、または2種以上を混合して添加しても良い。特に好ましくは、比較的安価であるスズ酸化物(SnOまたはSnO2)を用いる。金属酸化物の形状は、フレーク状、球状または無定型のいずれであってもよい。金属酸化物の平均粒径(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)は上記導電性粉と同様、分散性や印刷性を考慮すると、好ましくは0.1〜10μm、より好ましくは0.5〜5μmである。粒径が10μmを越える場合には、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の原因となりうる。金属酸化物の含有量は、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、好ましくは、導電性ペーストの重量に基づいて1〜5.0wt%である。1wt%以上の添加によって、たとえ半田喰われが起きても導電性は維持されうる。しかし、金属酸化物は、導電性粉の焼結を妨げうるため、5wt%を超えて添加すると電極の抵抗値を上げてしまうおそれがある。この導電性という観点から、より好ましくは、導電性ペーストの重量に対して3wt%を越えない。
(4) 樹脂バインダー
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。
本発明で用いられる導電性ペーストにおける導電性粉、ガラスフリットおよび樹脂バインダーの含有量は、それぞれ、好ましくは59〜90wt%、1〜10wt%、9〜40wt%、より好ましくは、70〜80wt%、1〜5wt%、15〜29wt%である。
次に、上記電極材料を使った導電性ペーストの作製方法について述べる。
本発明においては、上記の導電性粉ならびに第一のガラスフリット、第二のガラスフリットおよびその他の無機フィラーとを、樹脂と溶剤を混合した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」と称される分散物として製造することができる。導電性ペースト組成物が含む樹脂バインダーの重量と導電性粉、ガラスフリットおよび金属酸化物の総重量の割合は、ペーストの塗布方法および使用される樹脂バインダーの種類に依存し、変動し得る。通常、良好な被覆を得るには導電性ペーストは、導電性粉、ガラスフリットおよび金属酸化物を60〜91wt%および樹脂バインダーを9〜40wt%含有する。
次に、本発明の電極の形成方法について述べる。本発明の形成方法は、以下の工程を含む。
(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。
本発明の電極は、上述の導電性ペーストを所定の基板または基板の前駆体に塗布し、前記基板またはその前駆体と共に導電性ペーストを焼成することで得ることができる。電極の構造等の諸要件は、先にチップ抵抗器の電極として例示した通りである。
具体的な形成方法の手順は以下の通りである。本発明の方法では、まず、上記の導電性ペーストを絶縁性基板に塗布することを含む。導電性ペーストの塗布には、例えばスクリーン印刷(印刷後の膜厚が10〜20μm)が含まれる。絶縁性基板の材料は、電気絶縁性を有すれば特に限定されない。例えばアルミナ基板または、アルミナ基板の前駆体であるグリーンテープなどを用いることができる。
次に、絶縁性基板上に塗布した電極を焼結する。具体的には、導電性ペーストと絶縁性基板を、約800℃〜900℃で、酸化雰囲気下で、焼成すればよい。焼成は、例えば温度プロファイルの設定が可能なベルト式連続焼成炉、または、箱型焼成炉などを用いて行えばよい。
本発明の電極は、チップ抵抗器の電極に最もよく適用することができる。従って、以下に、本発明の電極をチップ抵抗器の電極として用いた場合の形成方法について、図1に記載のチップ抵抗器を例に説明する。図2は、本発明の電極を有するチップ抵抗器の製造工程の一例を示したものである。
本発明の方法では、まず、上記の導電性ペーストを絶縁性基板に塗布することを含む。絶縁性基板の材料は、電気絶縁性を有すれば特に限定されない。例えばアルミナ基板または、アルミナ基板の前駆体であるグリーンテープなどを用いることができる。具体的な塗布手順としては、まず、基板1の上面に表面電極2が形成される(図2(a))。次いで、この表面電極2の一部を被覆するように抵抗皮膜4が形成される(図2(b))。次に、基板1の裏面において、表面電極2と対向した位置に、裏面電極3が形成される(図2(c))。なお本発明は、これらの表面電極2および裏面電極3の両方に用いることができる。表面電極2および裏面電極3は、上述した導電性ペーストを、例えば、スクリーン印刷(印刷後の膜厚が10〜20μm)することで形成できる。また、導電性ペーストを一度PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムに膜厚が10〜20μmになるように塗布し、導電性ペーストを基板に転写することでも形成できる。抵抗被膜4は、例えば、抵抗ペーストをスクリーン印刷のような手段で材料を塗布する。また、抵抗ペーストを一度PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムに塗布してから、抵抗ペーストを基板に転写することでも形成できる。
次に、絶縁性基板上に塗布した電極および抵抗被膜を焼結する。具体的には、表面電極2および裏面電極3の導通を取るための端子部5を形成した後(図2(d))、約800℃〜900℃で、酸化雰囲気下で、電極2、3、抵抗被膜4、端子部5を焼成する。表面電極2は、裏面電極3よりも半田と接触する可能性が高いので、本発明の電極は、少なくとも表面電極2に適用されることが好ましい。端子部5は、導電性ペーストのスクリーン印刷、ディッピング、ローラーによる塗布、スパッタリングなどの手法によって形成される。端子部5は、表面電極2と裏面電極3の両者の導通を図るために、これら電極の一部を被覆するように形成される。
さらに、得られたチップ抵抗器の電極は、少なくとも抵抗被膜4の表面を被うようにガラスコート6及び樹脂コート7を形成して保護する(図2(e))。ガラスコート6および樹脂コート7の形成方法は従来の方法を用いればよい(例えば、特開平07−147203号公報、第0015段(特許文献6)、特開2004−111833号公報、第0020段(特許文献7)を参照)。そして、露出している電極へのフローあるいはリフロー工程で行われるはんだ付け時の電極食われの防止およびはんだ付けの信頼性確保のために、電解メッキによってニッケルなどのメッキ層を形成する(図示せず)。以上の工程で、本発明のチップ抵抗器を得ることができる。
完成したチップ抵抗器は、その端子部5が位置する回路基板のランド部分に、溶融はんだをもって固定される。
上述のチップ抵抗器の製造方法の各工程からも明らかなように、本発明の電極は、(a)本発明における導電性ペーストを絶縁性基板(例えば、アルミナ基板またはその前駆体)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℃で焼成する工程により形成される。
本発明の電極を表面電極2または裏面電極3に用いると、これらの電極がメッキや半田に晒されたとしても、優れた耐酸性および耐半田喰われ性によって、不良のチップ抵抗器の発生を抑えることができる。
以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されない。また、成分割合を表す数字は特記しない限り重量%である。
導電性ペーストの調製
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%、Al23を2.1wt%、B23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%、Al23を13.9wt%、B23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。
Figure 2010287678
評価方法
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。
耐酸性:耐半田喰われ性の評価方法を図4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4に示す角パターン11(幅:2.0mm×縦2.0mm×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。乾燥および焼成条件は、上記同様であった。得られた角パターン11を、アルミナ基板9とともに、5%硫酸水溶液に30分間浸漬した。浸漬したのち水溶液から取り出した導電体を水で洗浄したのちに、100℃15分で乾燥させた。次に、接着強度のテストのために、ワイヤを電極の表面に半田づけした。半田付けした後、ワイヤの半田付けした端と反対の端を引っ張り試験機(FORCE ANALYZER EXPLORER2 FA1015A 1605NHTP、AIKO ENGINEERING)に取り付け、ワイヤを12mm/分の速度で垂直に引っ張り、ワイヤが離れたときの引っ張り値(接着強度、N)を測定した。結果を、表2に示す。
抵抗値が0.8ohm以下である電極を、耐半田喰われ性を有すると評価した。また、5%硫酸水溶液中に浸漬したあとの導電体の接着強度が20N以上である電極を、耐酸性を有すると評価した。耐半田喰われ性および耐酸性を兼ね備えていたのは、電極2および電極3であった。電極1、4および5は、半田喰われ性および耐酸性は両立しなかった。
Figure 2010287678
次に、電極3のように第一のガラスフリットおよび第二のガラスフリットを1:1で混合したガラスフリットを用いて、ガラスフリットの導電性ペースト中の含有量を変えて、耐半田喰われ性および耐酸性を評価した。電極6〜9に用いた導電性ペースト中のガラスフリットの含有量およびAg粉の含有量は表3に示すとおりである。他の成分は電極1〜5と同じである。電極6〜9についても、電極1〜5について行った上記各評価方法に準じて抵抗値および接着強度を測定した。結果は、ガラスフリット含有量に関わらず電極6〜9のいずれも、耐半田喰われ性および耐酸性を両立させた(表3)。
Figure 2010287678
本発明は、電極、特に電子回路基板に用いられるチップ抵抗器の電極に利用可能である。
1 基板
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)

  1. 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。
  2. 前記第一のガラスフリットは、SiO2を60〜95wt%、B23を10〜30wt%およびAl23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%、B23を4〜20wt%、Al23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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. (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。
  7. 前記第一のガラスフリットは、SiO2を60〜95wt%、B23を10〜30wt%およびAl23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%、B23を4〜20wt%、Al23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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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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