JP2021144961A - 厚膜抵抗体被覆用粉末組成物および厚膜抵抗体被覆用ガラスペースト - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態の厚膜抵抗体被覆用粉末組成物は、鉛フリーガラス粉末と、水酸化アルミニウム粉末を含むことを特徴とする。
厚膜抵抗体被覆用粉末組成物は、焼成時にガラス粉末が十分に溶融して、ガラス粉末の各粒子が融着することが必要である。このようにガラス粉末の各粒子が融着しないと、保護ガラス層としての強度が不十分であったり、ニッケルめっきや錫めっき等に対する耐薬品性を満足しない。また、表面保護ガラス層や表面保護樹脂層に欠陥が生じた場合に、保護ガラス層にも欠陥があると、厚膜抵抗体そのものが外部の環境に直接曝されるという問題がある。
また、鉛フリーガラス粉末は、SiO2、B2O3、およびBi2O3以外の成分を含有していてもよい。他の成分の例としては、Al2O3、BaO、CaO、SrO、TiO2、ZrO2、ZnO、SnO2、または、MgO等と、Li2O、Na2O、または、K2O等のアルカリ金属酸化物等があげられる。アルカリ金属酸化物は、軟化点SPa(℃)を下げる効果が大きいが、多量に含有させると、厚膜抵抗体の電圧負荷による抵抗値変動を増大させるおそれがある。従って、他の成分としてのこれらの含有量は、全体で1.0質量%以下とすることが好ましい。
鉛フリーガラス粉末と水酸化アルミニウム粉末を含む、本実施形態の厚膜抵抗体被覆用粉末組成物を焼成して得られる保護ガラス層は、ニッケルめっき液や錫めっき液等と同様のpHの硫酸に浸漬した場合、その表面にクラックが発生する場合はあるものの、そのクラックが幅2μmを超えて成長することはない。すなわち、この保護ガラス層は、クラックの成長を抑制することで欠陥の発生を防ぎ、厚膜抵抗体そのものが外部の環境に直接曝されることを防止できるという点で、耐薬品性を満足することができる。
本発明の厚膜抵抗体被覆用粉末組成物には、鉛フリーガラス粉末と水酸化アルミニウム粉末の他に、必要に応じて、添加物等の成分を含有させることができる。添加物の例としては、着色を目的とした顔料あるいは染料や、熱膨張係数を調整するための無機粉末等が挙げられる。着色を目的とした顔料の例としては、Cu−Cr−Mn系、Fe−Cr−Mn系、Co−Fe−Cr系等の黒色顔料や、Cr2O3等の緑色顔料が、代表的なものとして挙げられる。特に、緑色顔料は、レーザトリミング時のレーザ光の吸収が大きいとされ、レーザ光による厚膜抵抗体へのダメージを低減化できるよう、一般的に用いられている。また、染料は、厚膜抵抗体被覆用ガラスペーストを印刷した時の視認性を目的として含有させることができ、厚膜抵抗体被覆用ガラスペーストの焼成後には、色が残らない代表的なものとして、青色のフタロシアニンブルー等がある。
本発明の厚膜抵抗体被覆用粉末組成物は、有機ビヒクルまたは溶剤等と供に、混合および分散してペースト化することにより、厚膜抵抗体被覆用ガラスペーストとすることができる。また、厚膜抵抗体被覆用粉末組成物に代えて、または厚膜抵抗体被覆用粉末組成物と併用して、前述の鉛フリーガラス粉末と水酸化アルミニウム粉末を用いてもよい。
用いることのできる樹脂としては、厚膜抵抗体被覆用ガラスペースト等のペーストに一般的に用いられる樹脂が挙げられる。例えば、エチルセルロース、アルキッド樹脂、またはアクリル樹脂等を、用いることができる。
用いることのできる溶剤としては、厚膜抵抗体被覆用ガラスペースト等のペーストに一般的に用いられる溶剤が挙げられる。例えば、ターピネオール、またはブチルカルビトール等が挙げられる。
本発明の厚膜抵抗体被覆用ガラスペーストには、鉛フリーガラス粉末と水酸化アルミニウム粉末の他に、必要に応じて、添加物等の成分を含有させることができる。添加物の例としては、着色を目的とした顔料あるいは染料や、熱膨張係数を調整するための無機粉末等が挙げられる。着色を目的とした顔料の例としては、Cu−Cr−Mn系、Fe−Cr−Mn系、Co−Fe−Cr系等の黒色顔料や、Cr2O3等の緑色顔料が、代表的なものとして挙げられる。特に、緑色顔料は、レーザトリミング時のレーザ光の吸収が大きいとされ、レーザ光による厚膜抵抗体へのダメージを低減化できるよう、一般的に用いられている。また、染料は、厚膜抵抗体被覆用ガラスペーストを印刷した時の視認性を目的として含有させることができ、厚膜抵抗体被覆用ガラスペーストの焼成後には、色が残らない代表的なものとして、青色のフタロシアニンブルー等がある。
保護ガラス層は、本発明の厚膜抵抗体被覆用ガラスペーストを、厚膜抵抗体を覆うように印刷し、乾燥後、焼成することで形成できる。耐薬品性やレーザトリミング等の加工性を考慮すると、焼成後に得られる保護ガラス層の膜厚が3μm〜10μmとなるように形成することが望ましい。
塗布方法としては、特に限定されるものではなく、スクリーン印刷、凸版印刷やグラビア印刷等の印刷法、その他、ディスペンサーによる描画方式等、公知の技術を用いることができるが、適正な膜厚で大量生産を行う観点からスクリーン印刷により塗布することが好ましい。
厚膜抵抗体被覆用ガラスペーストを厚膜抵抗体に塗布した後、塗布後の膜をチップ抵抗器ごと80℃以上200℃以下の温度条件下で、2分以上15分以下の時間乾燥させることが好ましい。このように、塗布工程と焼成工程との間に乾燥工程を設けることにより、焼成時においても溶剤等の揮発成分が残存することによる溶剤等の揮発および燃焼を防ぐことができるため、焼成工程において焼成炉を用いた場合等には、焼成炉の汚染を防止するという効果を得ることができる。この工程において、乾燥方法は、特に限定されず、オーブンやベルト式乾燥炉等の公知の手段を用いることができるが、量産性の観点から、ベルト式乾燥炉により乾燥することが好ましい。なお、乾燥温度を80℃未満とすると、乾燥に要する時間が長くなることで、生産性が悪化するため好ましくない場合がある。また、乾燥温度が200℃を超えると、樹脂が酸化して乾燥後の膜が脆くなるおそれがある。
乾燥工程後の焼成工程では、乾燥後の膜をチップ抵抗器ごと加熱して膜を焼成する。焼成方法として、ベルト炉を用いることが好ましい。この場合、焼成におけるピーク温度は、厚膜抵抗体の抵抗値が顕著に変動しないよう、650℃以下で行う。また、鉛フリーガラスの粒子同士が融着すること、および水酸化アルミニウム粉末から酸化アルミニウムを生成させる条件等を考慮すると、400℃以上の温度条件で焼成することが好ましい。
表1に示すように、SiO2:21.6質量%、B2O3:1.4質量%、Al2O3:3.3質量%、およびBi2O3:72.8質量%の組成で、軟化点(℃)が595℃で50%体積累計粒度2.0μmの鉛フリーガラス粉末100質量部と、50%体積累計粒度0.9μmの水酸化アルミニウム粉末1.4質量部、2.8質量部、5.6質量部を表2に示すの配合割合で調合して、厚膜抵抗体被覆用粉末組成物を得た。なお、50%体積累計粒度は、レーザ回折を利用した粒度分布計により測定した。
得られた厚膜抵抗体被覆用粉末組成物100質量部に対し、有機ビヒクルとしてエチルセルロース4%のターピネオール溶液30質量部を加え、3本ロールミルで混合および分散し、実施例1〜3の厚膜抵抗体被覆用ガラスペーストを得た。
以上の結果より、本実施形態によれば、焼成温度600℃で形成された鉛フリーの保護ガラス層でも、耐薬品性を備えることが確認された。そのため、耐薬品性を備える保護ガラス層の成形材料である本発明の厚膜抵抗体被覆ガラスペーストは、鉛を含まないため環境保護の観点から望ましい材料であり、特許文献1等に開示された厚膜抵抗体ガラスペースト等の置き換えが可能となる。
20 電極
30 厚膜抵抗体
41 保護ガラス層
42 表面保護ガラス層(表面保護樹脂層)
60 めっき層
100 チップ抵抗器
Claims (6)
- 鉛フリーガラス粉末と、水酸化アルミニウム粉末を含む、厚膜抵抗体被覆用粉末組成物。
- 前記水酸化アルミニウム粉末が、前記鉛フリーガラス粉末100質量部に対し1.4質量部〜5.6質量部含まれる、請求項2に記載の厚膜抵抗体被覆用粉末組成物。
- 前記鉛フリーガラス粉末が、5質量%〜25質量%のSiO2と、1質量%〜5質量%のB2O3と、2質量%〜5質量%のAl2O3と、40質量%〜80質量%のBi2O3を含む、請求項1または2に記載の厚膜抵抗体被覆用粉末組成物。
- 鉛フリーガラス粉末と、
水酸化アルミニウム粉末と、
樹脂と、
溶剤と、を含む、厚膜抵抗体被覆用ガラスペースト。 - 前記水酸化アルミニウム粉末が、前記鉛フリーガラス粉末100質量部に対し1.4質量部〜5.6質量部含まれる、請求項4に記載の厚膜抵抗体被覆用ガラスペースト。
- 前記鉛フリーガラス粉末が、5質量%〜25質量%のSiO2と、1質量%〜5質量%のB2O3と、2質量%〜5質量%のAl2O3と、40質量%〜80質量%のBi2O3を含む、請求項4または5に記載の厚膜抵抗体被覆用ガラスペースト。
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