JP3659288B2

JP3659288B2 - 電子部品

Info

Publication number: JP3659288B2
Application number: JP29919297A
Authority: JP
Inventors: 一裕赤田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: JPH11135301A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、Ｎａ成分及び／又はＣａ成分を含有する表面層を有する電子部品素体にマーキングを形成した電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、表面が誘電体磁器やガラス保護膜で形成された電子部品素体、例えば積層セラミックコンデンサ、誘電体フィルタ、積層ＬＣフィルタ、トリマーコンデンサの誘電体ロータ、誘電体多層配線基板、チップ抵抗器の表面には、位置決め、端子電極の極性、規格・特性などを、所定形状・文字・記号などのマーキングや機械的な構造で示していた。
【０００３】
マーキングで示す例として、主に、下地となる表面層の色彩と異なる色彩となる着色料や顔料などを含む低融点ガラス粉末、メチルセルロースやブチラールなどの有機樹脂，有機溶剤などを混合したマーキングペーストを用意し、焼成処理された誘電体磁器やガラス保護膜上に、所定形状に印刷を行い、さらに焼き付けを行って形成していた。たとえば、チップ抵抗器の場合には、セラミック基板上に端子電極を焼き付け、次に、厚膜抵抗体膜を焼き付け、続いて、ガラス保護膜を焼きけを行い、最後に、ガラス保護膜上にマーキングペーストにより特性などを示す文字・記号の塗布膜を形成し、焼き付け処理を行いマーキングを形成していた。（例えば、特開平７−４５４７２、特開平８−３１６０８４など）。
【０００４】
また、機械的な構造によるマーキング機能を達成させる例としては、積層型電子部品において、表層誘電体層の一層目のみに機械的な切り込みや打ち抜きを形成していた（特開平７−４５４７２）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
先の従来技術のように、一般にマーキングを形成するためには、電子部品素体の形成に必要な焼成工程とは、別に、マーキング塗布膜を別途焼成処理を行っていた。これにより、焼成工程回数が増えて、製造効率の悪化のみならず、熱履歴回数の増加により、電子部品素子の特性に変動を与えてしまうことがあった。
【０００６】
また、積層ＬＣフィルタやトリマーコンデンサの誘電体ロータなどの誘電体磁器の表面に、マーキングペーストを所定形状に印刷し、焼成処理をおこなうと、焼成中にマーキングペーストの成分が拡散してしまい、その結果、誘電体磁器の特性を変質させてしまう。さらに、マーキング塗布膜と、誘電体磁器との熱膨張係数差により、焼き付けられたマーキングの周囲の誘電体磁器にクラック・反りが発生したり、マーキングそのものが誘電体磁器から剥離してしまうことがあった。
【０００７】
また、電子部品素体の製造工程の最終の焼成工程で、マーキング塗布膜を同時に焼成することも考えられるが、上述のように誘電体磁器の特性の変質が顕著となり、さらに、電子部品素体の焼結収縮挙動とマーキング塗布膜の焼結収縮挙動があわず、電子部品素体の表面に反りが発生してしまうことが多い。
【０００８】
また、他の技術技術のように、表層の誘電体層のみに切り込みや打ち抜きを形成する構造では、製造工程が煩雑となり、マーキング機能としての表現に限界があった。
【０００９】
本発明は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、Ｎａ成分、Ｃａ成分を含有する表面層を有する電子部品素体のマーキング構造であり、電子部品素体にクラック、反りなどを発生させることなく、しかも、電子部品素体自身の特性を変動させることがない電子部品を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品は、電子部品素体の表面に、マーキングを有した表面層を、前記電子部品素体と一体的に焼結することにより形成してなる電子部品において、前記表面層がＮａ成分及び／又はＣａ成分を含有してなり、前記マーキングが、前記表面層上に塗布されたマーキングペースト中のＡｇ成分を前記表面層中のＮａ成分及び／又はＣａ成分とイオン交換して局部的に拡散させるとともに、該拡散したＡｇ成分を酸化させることにより着色・形成されたものであることを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】
本発明では、表面層に存在するＮａ成分、例えばＮａ₂ＯやＣａ成分、例えばＣａＯなどが表面層に含有された電子部品素体の表面に、銀化合物を有するマーキングが形成される。この時、電子部品素体側のＮａ成分のＮａイオンやＣａ成分のＣａイオンと銀成分の銀イオンとがイオン交換されて、焼成処理前のマーキングは、表面層の局部的に拡散された銀成分の焼成により形成されることになる。
【００１２】
従って、表面層中に銀成分が化学的に安定して拡散されるため、電子部品素体との同時焼結によってマーキングを形成しても、誘電体磁器の変質を抑制し、また、両者の焼結収縮挙動の影響による反りが緩和されることになる。焼成工程の回数が減少し、熱履歴が少なくなるため、特性的にも安定した電子部品となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のマーキングを有する電子部品を図面に基づいて詳説する。
【００１４】
図１は本発明のマーキングを有する電子部品の外観図、図２は電子部品の分解斜視図を示す。尚、電子部品として、複数の誘電体層を積層し、この誘電体層間にコンデンサ電極パターン及びコイルパターンを兼ねた電極パターンが配置されたＬＣフィルタで説明する。
【００１５】
図において、ＬＣフィルタなどの電子部品は、複数の誘電体層１ａ〜１ｇを積層し、その誘電体層１ａ〜１ｇの層間に電極パターン２ａ〜２ｆ、３ａ〜３ｅが形成されて成る積層本体１と、積層本体１の端面に形成された端子電極６〜９とから構成されている。そして、積層本体１の表面には、極性を示すためのマーキング１０が形成されている。
【００１６】
積層本体１を構成する誘電体層１ａ〜１ｅは、ＴｉＯ₂、Ｎｄ₂Ｏ₃、ＢａＴｉＯ₃を主成分とする誘電体材料からなり、特に、誘電体層１ａには、少なくともＮａ₂ＯなどのＮａ成分やＣａＯなどのＣａ成分を含んでいる。尚、これらの成分はガラスとして含んでいる。
【００１７】
また、誘電体層１ａ〜１ｅの層間には、電極パターン２ａ〜２ｆ、３ａ〜３ｅが配置されており、また、絶縁層１ｂ〜１ｆには、電極パターン２ａ〜２ｅを電気的に接続するビアホール導体４・・・、５・・・が形成されている。
【００１８】
ここで、電極パターン２ａ〜２ｅは概略コ字状に、また、電極パターン２ｆと島状に形状に形成された信号側パターンであり、ビアホール導体４を介して、所定ターンの信号側コイルを形成する。また、電極パターン３ｂ〜３ｅは概略コ字状に、電極パターン３ａは概略ｓ字状に形成されたグランド側パターンであり、ビアホール導体５を介して、所定ターンのグランド側コイルを形成する。また、電極パターン２ａ〜２ｆと電極パターン３ａ〜３ｅとは、その間に存在する誘電体層１ｂ〜１ｆを介して互いに対向するように配置されており、その間で一定値の容量成分が発生することになる。
【００１９】
従って、積層本体１内に配置された電極パターン２ａ〜２ｆ、電極パターン３ａ〜３ｅによって、信号側のコイル、グランド側のコイル及びそのコイル間に発生する容量成分が発生し、これにより、分布定数側のＬＣフィルタが構成されている。
【００２０】
このような電極パターン２ａ〜２ｆ、３ａ〜３ｅ、ビアホール導体４・・・、５・・・は、Ａｇ系（Ａｇ単体またはＡｇ合金）導体によって形成されている。
【００２１】
積層本体１の端面には、２つのコイルに接続する３つの端子電極６〜９が形成されている。例えば、積層本体１の短辺側の一方の端面には、信号側のコイルの一端、即ち電極パターン２ａの一部に接続する端子電極６が形成されている。また、積層本体１の短辺側の他方の端面には、信号側のコイルの他端、即ち電極パターン２ｆの一部に接続する端子電極７が形成されている。さらに、積層本体１の長辺側の一方の端面には、グランド側のコイルの一端、即ち電極パターン３ａの一部に接続する端子電極８が形成されている。尚、プリント配線基板上の実装性を考慮して、積層本体１の長辺側の他方の端面にダミー端子電極９が形成されている。このダミー端子電極９と端子電極８とを積層本体１の裏面を介して接続しても構わない。
【００２２】
これら端子電極６〜９は、Ａｇ系導電材料からなる下地導体膜と、該下地導体膜の表面に被着されたＮｉや半田などのメッキ被膜から構成されている。
【００２３】
積層本体１の表面には、誘電体層１ａに局部的に含浸した銀成分を焼成して得られたマーキング１０が形成されている。このマーキング１０は、端子電極６、７の極性（方向性）を示すものであり、図では、積層本体１の端子電極６寄りの表層に形成されている。
【００２４】
このマーキング１０は、積層本体１を焼成処理される前の状態で、所定マーキングペーストを用いて印刷塗布され、積層本体１の焼成時に同時焼成されて形成されることになる。
【００２５】
マーキング１０を形成するためのマーキングペーストは、炭酸銀などの銀化合物と助剤と有機バインダー、有機溶剤を均質混合して形成されている。
【００２６】
そして、少なくともＮａ成分やＣａ成分を含む未焼成状態の誘電体層１ａ上に、上述のマーキングペーストを用いて印刷塗布すると、塗布されたマーキング塗布膜の銀化合物と未焼成状態の誘電体層１ａのＮａ成分やＣａ成分とが化学的反応を起こし、マーキング塗布膜側の銀イオンと誘電体層１ａ側のＮａイオンやＣａイオンとがイオン交換を行う。そして、銀成分が未焼成状態の誘電体層１ａに局部的に拡散されることになる。
【００２７】
この状態で、積層本体の焼成工程で、表層の誘電体層中に拡散された銀成分が一体的に焼き付けされることになる。これより、銀成分は酸化して、薄緑色の誘電体磁器の表面に、黒灰色となり、明瞭なマーキング１０となる。
【００２８】
ここで、マーキング１０を構成する銀成分が誘電体層１ａ側のＮａイオンやＣａイオンの交換によって含浸されたため、化学的に非常に安定した状態となる。
【００２９】
従って、誘電体層１ａの焼結収縮挙動の影響と追随でき、同一焼結工程で簡単にマーキングを形成しても、クラックや反りが発生することがない。
【００３０】
次に、上述の実施例のＬＣフィルタの製造方法を簡単に説明する。
【００３１】
まず、誘電体層１a 〜１ｇとなる誘電体グリーンシート、電極パターン２ａ〜２ｆ、３ａ〜３ｅ、ビアホール導体４、５を形成する導電性ペースト、マーキングペーストを用意する。
【００３２】
誘電体層１a 〜１ｇとなる誘電体グリーンシートは、ＴｉＯ₂，Ｎｄ₂Ｏ₃，ＢａＴｉＯ₃を用いて、ＴｉＯ₂：Ｎｄ₂Ｏ₃：ＢａＴｉＯ₃＝３８：３６：２５となるように秤量し、混合体に、ＣａＯ及びＮａ₂Ｏ（それぞれ同量ずつ）を含むカラス粉末を１〜１０重量部添加し、仮焼・粉砕して、有機バインダー、有機溶剤を混合して誘電体スラリーを形成した。このスラリーをドクターブレード法などでテープ成形し、所定サイズのシートに裁断して誘電体グリーンシートを作成する。
【００３３】
また、電極パターンとなる導電性ペーストは、Ｐｄ系、Ａｇ系、Ｃｕ系、その合金を主成分とする銀系導体粉末と、必要に応じて低融点ガラスフリットと、有機樹脂、有機溶剤を均質混練して形成した。
【００３４】
マーキングペーストは、炭酸銀と助剤のＦｅ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＣｕＯなどからなる無機フィラーとを炭酸銀：無機フィラー＝１：２となるように秤量混合した。次に、この混合物にメチルセルロースやブチラールなどの有機樹脂とＢＣＡなどの有機溶剤を添加してロール法などで混練しペーストとした。
【００３５】
まず、各誘電体層１ｂ〜１ｇからなる誘電体グリーンシートに、ビアホール導体４、５となる所定位置にスルーホールをパンチング加工により形成した。
【００３６】
次に、各誘電体層１ｂ〜１ｇからなる誘電体グリーンシートに形成したスルーホールに上述の導電性ペーストを充填するとともに、各誘電体層１ｂ〜１ｇとなるグリーンシート上に、電極パターン２ａ〜２ｆ、電極パターン３ａ〜３ｅとなる導体膜を、上述の導電性ペーストの印刷、乾燥により形成する。
【００３７】
次に、誘電体層１ａとなるグリーンシート上にマーキングペーストを用いて、マーキング１０となる塗布膜を印刷する。
【００３８】
次に、上述の処理を施した複数の誘電体層１ａ〜１ｇとなるグリーンシートを順次積層して熱圧着を行い、大型グリーンシート積層体を形成する。
【００３９】
その後、大型グリーンシートを所定形状に裁断し、特に、切断した端面から電極パターン２ａ、２ｆ、３ａの一部が露出するようにする。
【００４０】
次に、このグリーンシート積層体を焼成処理を行う。この焼成処理は、脱バインダー工程、焼成工程とからなっている。この焼成処理により、各誘電体層１ａ〜１ｇとなるグリーンシート、電極パターン２ａ〜２ｆ、３ａ〜３ｅとなる導体膜、ビアホール導体４、５となる導体、マーキング１０となる塗布膜が一体的に焼結されることになる。その後、積層本体１の端部から電極パータン２ａ、２ｆ、３ａを完全に露出するためにバレル研磨を行う。
【００４１】
このようにして得られた積層本体１の例えば短辺側の各端面に端子電極６、７を、長辺側の端面の中央部分に端子電極８、９をＡｇなどの導電性ペーストを塗布、転写などの厚膜手法により形成して、所定の温度で焼き付けを行う。その後必要に応じて、Ａｇなどの下地導体膜上にＮｉ又はＳｎもしくは半田メッキを施す。
【００４２】
上述の構造のＬＣフィルタにおいては、マーキング１０は、積層本体１の表層となる誘電体層１ａとなるグリーンシート上に、直接マーキングペーストを用いて印刷されて、グリーンシートの積層後、グリーンシートの積層本の焼結されて形成される。即ち、グリーンシート上にマーキングペーストを塗布すると、マーキングペースト中に炭酸銀などの銀化合物が、グリーンシート中に含有するＮａ成分のＮａ₂ＯやＣａ成分のＣａＯのガラス成分と化学的反応し、炭酸銀のＡｇイオンとＮａ₂ＯのＮａイオンやＣａＯのＣａイオンとがイオン化傾向の違いによりイオン交換し、誘電体層１ａどなるグリーンシート中に、銀成分が局部的に拡散される。そして、この状態で積層本体１とともに銀成分が焼成される。従って、マーキング１０となる銀成分が誘電体層１ａに同化（化学的に安定して拡散）して形成されるため、マーキング１０の周囲の誘電体層１ａにクラックを発生させたり、また、反りを発生させたりすることなく、安定的に形成することができる。
【００４３】
しかも、誘電体層１ａに銀成分がイオン交換によって拡散するが、根本的に内部に電極パターンに銀を主成分とする導体を有する電子部品であることから理解できるように、銀成分のイオン交換による拡散程度では、誘電体層１ａの特性が大きく変質させることがなく、良好な比誘電率、品質係数Ｑ値、絶縁抵抗を実用的な値が維持できる。尚、焼成によって誘電体層１ａに残属する焼成物、例えば、銀とイオン交換されたＮａ成分やＣａ成分の焼成物は、上述のバレル研磨によって除去されることになる。
【００４４】
本発明者は、より良い着色を得られる誘電体層１ａとマーキング１０の組み合わせを調べるために、誘電体層１ａどなるグリーンシートに含有するＮａ成分、例えばＮａ₂ＯやＣａ成分、例えばＣａＯなどのガラスの添加量と、マーキングペースト中の炭酸銀の量との関係を調べた。
【００４５】
尚、マーキング１０が形成される誘電体層１ａは、上述したようにＴｉＯ₂、Ｎｄ₂Ｏ₃、ＢａＴｉＯ₃が夫々＝３８：３６：２５となるような秤量し、混合した酸化物に、ＣａＯとびＮａ₂Ｏのガラス粉末とを夫々同量ずつ合計で０〜１５．０重量部の範囲で添加してなるグリーンシートを用いた。また、マーキングペーストとして、固定成分（１００重量％）中の炭酸銀の重量比率を０〜５５．６重量% の範囲で変更させて、マーキング１０を形成した。
【００４６】
そして、比誘電率、品質係数Ｑ値、絶縁抵抗を測定し、さらに、焼成後の着色と反りやクラックの有無を調べた。尚、実用に供される誘電体材料の目標値を、比誘電率が７０以上、晶質係数Ｑ値が１０００以上、絶縁抵抗が１×１０⁴ＭΩ・ｃｍ以上とした。着色度合いは「バツ」は目視による確認が非常に難しいものであり、「三角印」は目視による確認は可能であるものの、光学的認識装置により認識エラーが発生する可能性があるものであり、「丸印」は、光学的認識装置により認識でも完全に読み取れるものを示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】
上述の試料番号１は、マーキングを施さない状態の誘電体層１ａの特性を示している。試料番号２は、誘電体層１ａに銀成分とイオン交換しえるＮａ成分やＣａ成分を存在しない誘電体層にマーキングペースト中の固形成分中、炭酸銀を５５．６重量％（ペースト中炭酸銀が２５重量％、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＣｕＯなどの無機フィラーが２０重量％、有機ビヒクル５５重量％）のペーストで局部的に塗布し焼成したものである。これは、単に、グリーンシート上にマーキングペーストを塗布して、積層本体１と同時に焼成した状態である。このとき、マーキングペースト中の銀成分の焼結収縮挙動と、誘電体層１ａの焼結収縮挙動が大きく相違してしまい、積層本体１にクラックや反りが発生してしまう。また、そのまま、銀成分が焼成されるだけであり、焼成後のマーキング１０は手でこすっただけで剥離するものであり、実用に供することができないマーキングとなる。
【００４９】
試料番号３〜１５においては、誘電体層１ａとなるグリーンシートにＮａ成分やＣａ成分が含有しているため、マーキングペーストの炭酸銀とイオン交換され、また、誘電体層１ａの焼成収縮挙動に影響されず、また、影響せず、積層本体１にクラックや反りが発生しないものとなる。
【００５０】
しかし、試料番号３、４、５においては、誘電体層１ａとなるグリーンシート側のＮａ成分やＣａ成分が少ないため、十分な量の銀成分が拡散されず、その結果、光学的読み取り装置でエラーなく読み取り可能な着色には至らない。しかし、目視による確認が可能なマーキングであるため、実用上問題はない。
【００５１】
また、試料番号１５のように、誘電体層１ａとなるグリーンシートのＮａ成分及びＣａ成分が１０重量部を越えて添加すると、根本的に誘電体層自体の特性が劣化してしまい、結局、実用に供しないＬＣフィルタとなってしまう。
【００５２】
以上のことから、誘電体層自身の特性を損なわないためには、Ｎａ成分、Ｃａ成分、例えば、Ｎａ₂ＯやＣａＯの添加量は、１０．０重量部までとしるす。また、誘電体層側のクラックや反りを考慮し、また、マーキングの認識性を考慮した場合には、マーキングペーストの固形成分中の炭酸銀の重量比率は、２０．０〜４４．４重量％の範囲に設定し、しかも、マーキングペースト中の炭酸銀とＮａ成分やＣａ成分との安定したイオン交換により誘電体磁器への銀成分の拡散を達成するためには、Ｎａ成分やＣａ成分、例えば、Ｎａ₂ ＯやＣａＯの添加量は、１．０重量部以上が必要である。
【００５３】
以上をまとめると、Ｎａ₂ＯやＣａＯなどのＮａ成分やＣａ成分を１．０〜１０．０重量部含有する表面層を有する電子部品素体に、該表面層と一体的に焼結されて成る炭酸銀を、マーキングの固形成分中２０．０〜４４．４重量％含有するマーキング部材を形成した電子部品である。
【００５４】
上述の実施例では、誘電体層１ａ〜１ｅの全ての層にＮａ₂ＯやＣａＯ成分が含有されているが、少なくともマーキング１０を形成する表面の誘電体層１ａを構成する材料のみに、Ｎａ₂ＯやＣａＯ成分を含有させておいても構わない。
【００５５】
また、電子部品素体自身の特性に変質を与えない範囲でＮａ₂ＯやＣａＯ成分を含有させた絶縁性磁器層を表面に用いた電子部品、例えば回路基板に、上述のマーキング１０を形成してもよい。また、表面に、誘電体磁器層や絶縁性磁器層を有する電子部品以外に、Ｎａ₂ＯやＣａＯ成分を含有させたガラス保護膜を表面に用いた電子部品、例えばチップ抵抗器などにこのマーキング１０を形成してもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、Ｎａ成分又はＣａ成分を含有する表面層を有する電子部品素体に、前記Ｎａ成分のＮａイオン又はＣａ成分のＣａイオンとイオン交換される銀化合物を用いて表層に銀成分を含むマーキングを形成した。
【００５７】
このため、マーキングを形成するためのみの焼成工程が不要となり、製造工程が簡略化する。また、マーキングを構成する銀成分が、実質的に表面のＮａ成分やＣａ成分のイオン交換によって形成されることになるため、電子部品素体の焼結収縮挙動との差異が抑制され、マーキングの周囲のクラックや反りを防止できる。
【００５８】
質的に機能、特性に影響を与えることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマーキングを有する電子部品の外観斜視図である。
【図２】本発明のマーキングを有する電子部品の分解斜視図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・積層本体
１ａ〜１ｅ・・・・・・誘電体層
２ａ〜２ｆ・・・・・信号側の電極パターン
３ａ〜３ｅ・・・・グランド側の電極パターン
４、５・・・・・・・・ビアホール導体
６〜９・・・・・・・・端子電極
１０・・・・・・マーキング

Claims

電子部品素体の表面に、マーキングを有した表面層を、前記電子部品素体と一体的に焼結することにより形成してなる電子部品において、
前記表面層がＮａ成分及び／又はＣａ成分を含有してなり、
前記マーキングが、前記表面層上に塗布されたマーキングペースト中のＡｇ成分を前記表面層中のＮａ成分及び／又はＣａ成分とイオン交換して局部的に拡散させるとともに、該拡散したＡｇ成分を酸化させることにより着色・形成されたものであることを特徴とする電子部品。