JP4359267B2 - 導電体ペースト、積層型チップバリスタおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
主成分としてZnOを含む層間電圧非直線性抵抗体層と、内部電極層とが交互に積層され、積層方向の両外側端部に外側保護層が配置された素子本体および前記素子本体の両端部に形成された外部端子電極を有する積層型チップバリスタにおいて、めっき液を使用した電気めっきにより、めっき膜が成膜されることとなる前記外部端子電極を形成するための導電体ペーストであって、
導電粉と、
有機ビヒクルと、
下記式(1)で示される、前記めっき膜を形成するためのめっき液への溶解度が1重量%未満である難溶解ガラスフリットと、
下記式(1)で示される、前記めっき膜を形成するためのめっき液への溶解度が1重量%以上である易溶解ガラスフリットと、を含有し、
前記導電粉100重量部に対する、前記難溶解ガラスフリットと前記易溶解ガラスフリットとの合計の含有量が、5〜20重量部であり、かつ、
前記難溶解ガラスフリットと、易溶解ガラスフリットとの割合が、重量比で、(難溶解ガラスフリット/易溶解ガラスフリット)=0.1〜2.0であり、
前記易溶解ガラスフリットは、B 2 O 3 −ZnO−SiO 2 系ガラス、ZnO−B 2 O 3 −SiO 2 −Al 2 O 3 系ガラス、B 2 O 3 −ZnO−Al 2 O 3 −SrO系ガラス、B 2 O 3 −ZnO−SiO 2 −SnO系ガラスから選ばれる少なくとも1つである。
めっき液への溶解度(重量%)={(めっき液浸漬前のガラスフリットの重量−めっき液に24時間浸漬後のガラスフリットの重量)/めっき液浸漬前のガラスフリットの重量}×100 …(1)
主成分としてZnOを含む層間電圧非直線性抵抗体層と、内部電極層とが交互に積層され、積層方向の両外側端部に外側保護層が配置された素子本体および前記素子本体の両端部に形成された外部端子電極を有する積層型チップバリスタを製造する方法であって、
素子本体表面に、請求項1に記載の導電体ペーストを塗布して、導電体ペースト膜を形成する工程と、
前記導電体ペースト膜を乾燥し、その後、焼き付けして、外部端子電極を形成する工程と、
前記外部端子電極の表面に、めっき液を使用した電気めっきにより、めっき膜を成膜する工程と、を有する。
主成分としてZnOを含む層間電圧非直線性抵抗体層と、内部電極層とが交互に積層され、積層方向の両外側端部に外側保護層が配置された素子本体および前記素子本体の両端部に形成された外部端子電極を有する積層型チップバリスタであって、
前記外部端子電極の表面には、めっき液を使用した電気めっきにより形成されためっき膜を有しており、
前記外部端子電極は、
導電材と、
下記式(1)で示される、前記めっき膜を形成するためのめっき液への溶解度が1重量%未満である難溶解ガラスフリットと、
下記式(1)で示される、前記めっき膜を形成するためのめっき液への溶解度が1重量%以上である易溶解ガラスフリットと、を含有し、
前記導電材100重量部に対する、前記難溶解ガラスフリットと前記易溶解ガラスフリットとの合計の含有量が、5〜20重量部であり、かつ、
前記難溶解ガラスフリットと、易溶解ガラスフリットとの割合が、重量比で、(難溶解ガラスフリット/易溶解ガラスフリット)=0.1〜2.0であり、
前記易溶解ガラスフリットは、B 2 O 3 −ZnO−SiO 2 系ガラス、ZnO−B 2 O 3 −SiO 2 −Al 2 O 3 系ガラス、B 2 O 3 −ZnO−Al 2 O 3 −SrO系ガラス、B 2 O 3 −ZnO−SiO 2 −SnO系ガラスから選ばれる少なくとも1つである。
めっき液への溶解度(重量%)={(めっき液浸漬前のガラスフリットの重量−めっき液に24時間浸漬後のガラスフリットの重量)/めっき液浸漬前のガラスフリットの重量}×100 …(1)
図1は本発明の一実施形態に係る積層型チップバリスタの斜視図、
図2は図1のII−II線に沿う積層型チップバリスタの概略断面図、
図3は本発明の他の実施形態に係る積層型チップバリスタの斜視図である。
図1に示すように、電子部品の一例としての積層型チップバリスタ2は、素子本体8を有し、この素子本体8の側面には、一対の外部端子電極10,10が形成されている。
層間電圧非直線性抵抗体層4および外側保護層4aは、酸化亜鉛系バリスタ材料層で構成される。この酸化亜鉛系バリスタ材料層は、たとえば、ZnOを主成分とし、副成分として希土類元素、Co、IIIb族元素(B、Al、Ga及びIn)、Si、Cr、アルカリ金属元素(K、Rb及びCs)およびアルカリ土類金属元素(Mg、Ca、Sr及びBa)等を含む材料で構成される。または、ZnOを主成分とし、副成分としてBi、Co、Mn、Sb、Al等を含む材料で構成されていても良い。
内部電極層6は、導電材を含んで構成される。内部電極層6に含まれる導電材としては、特に限定されないが、PdまたはAg−Pd合金からなることが好ましい。内部電極層6の厚さは、用途に応じて適宜決定すればよいが、通常0.5〜5μm程度である。
外部端子電極(下地電極)10は、導電材とガラス成分とを含んで構成される。このようにガラス成分を含有させることにより、素子本体8を構成する層間電圧非直線性抵抗体層4との接合性を向上させることができる。外部端子電極10の厚さは、用途に応じて適宜決定すればよいが、通常10〜50μm程度である。
めっき液への溶解度(重量%)={(めっき液浸漬前のガラスフリットの重量−めっき液に24時間浸漬後のガラスフリットの重量)/めっき液浸漬前のガラスフリットの重量}×100 …(1)
すなわち、まず、めっき液に溶解しない素材(たとえば、アルミナ板)上に、ガラスフリットを焼き付ける。次いで、素材上に焼き付けたガラスフリットを、第1のめっき膜を形成するためのめっき液に24時間浸漬させ、その後、このめっき液から引き上げる。そして、めっき液に浸漬させる前後のガラスフリットの重量から、上記式により、ガラスフリットのめっき液への溶解度を測定する。なお、この際に使用するめっき液としては、たとえば、第1のめっき膜を、Niを主成分とするめっき膜とする場合には、Niめっき膜を電気めっきにより形成する際に、一般的に用いられるNiめっき液を使用すれば良い。
次に、本実施形態に係る積層型チップバリスタ2の製造方法の一例を説明する。
これに対して、本実施形態によると、上述の問題を有効に解決することができるものである。
まず、表1に示す各組成を有するガラスフリットを準備し、準備したガラスフリットを、アルミナ板上に、それぞれ焼き付けた。次いで、ガラスフリットを焼付けたアルミナ板を、上述の第1のめっき膜を成膜するためのNiめっき液に浸漬させ、その後、24時間経過後に、めっき液から引き上げた。そして、めっき液に浸漬させる前後のガラスフリットの重量から、下記式(1)により、ガラスフリットのめっき液への溶解度を測定した。結果を表1に示す。なお、本実施例においては、Niめっき膜を電気めっきにより形成する際に、一般的に用いられるNiめっき液を使用した。
めっき液への溶解度(重量%)={(めっき液浸漬前のガラスフリットの重量−めっき液に24時間浸漬後のガラスフリットの重量)/めっき液浸漬前のガラスフリットの重量}×100 …(1)
まず、上述の方法に従い、図3に示すバリスタ素子本体8’を製造した。本実施例では、図3に示すバリスタ素子本体を構成する層間電圧非直線性抵抗体層および外側保護層をZnOを主成分とするバリスタ材料で形成し、内部電極層をPdで形成した。
導電体ペーストは、Ag粉末と、難溶解ガラスフリットと、易溶解ガラスフリットとを、バインダとしてのエチルセルロースと、溶媒としてのターピネオールとをボールミルで混合してペースト化することにより調製した。
また、導電体ペースト中における、エチルセルロースおよびターピネオールの含有量は、ペースト全体100重量%に対して、エチルセルロース:7重量%、ターピネオール:13重量%とした。
Niめっき膜の被覆率は、Snめっき膜を形成する前のバリスタ試料10個を用いて、Niめっき膜が形成された外部端子電極部分を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、Niめっき膜で覆われている領域を、面積測定機で測定することにより行った。面積測定機による測定の結果、測定視野内における、Niめっき膜で覆われている領域の割合を算出することにより、Niめっき膜の被覆率を求めた。なお、本実施例では、測定視野は50×50μmとした。Niめっき膜による外部端子電極(下地電極)の被覆が不十分であると、ハンダ付けした際に、SnあるいはSn−Pbと外部端子電極10’,10a’に含有されている銀(Ag)とが反応すると言う、銀食われが発生してしまい、その結果、外部端子電極中の金属銀がなくなってしまい、外部端子電極としての機能である接合が不十分となってしまう。そのため、Niめっき膜の被覆率は高い方が好ましい。結果を表2に示す。
ハンダ付け性試験は、Niめっき膜およびSnめっき膜を形成したバリスタ試料を、温度235℃のハンダ槽に2秒間浸漬し、その後、バリスタ試料をハンダ槽から引き上げ、ハンダのぬれ面積を測定することにより評価した。具体的には、20個のバリスタ試料についてハンダのぬれ面積を測定し、各試料の2面の電極のうち(20個×2面の合計40面)、いずれの面も、ハンダのぬれ面積が95%以上であった場合を「良好」とし、1面でもハンダのぬれ面積が95%未満となっていた場合には「不良」と評価した。結果を表2に示す。なお、表2中、「良好」で合った試料を「○」、「不良」であった試料を「×」で示した。また、本実施例では、ハンダとして、JIS Z 3282に基づくものを使用した。
めっき膜形成後におけるバリスタ電圧の変化率は、めっき膜(Niめっき膜およびSnめっき膜)形成前後におけるバリスタ電圧の変化率を求めることにより評価した。具体的には、それぞれ20個のめっき膜形成前のバリスタ試料およびめっき膜形成後のバリスタ試料を準備し、めっき膜形成前のバリスタ電圧の平均値と、めっき膜形成後のバリスタ電圧の平均値と、を求め、下記式(2)により、バリスタ電圧の変化率を算出した。なお、本実施例では、バリスタ試料に流れる電流が1mAの時に、バリスタ試料の電極間に作用する電圧を電圧計により読みとった値を、バリスタ電圧(V1mA )とした。バリスタ電圧の変化率は低い方が好ましく、本実施例では、バリスタ電圧の変化率が10%未満である試料を良好とした。結果を表2に示す。
めっき膜形成後におけるバリスタ電圧の変化率(%)={(めっき膜形成後のバリスタ電圧−めっき膜形成前のバリスタ電圧)/めっき膜成形前のバリスタ電圧}×100 …(2)
リフロー後の特性劣化率は、ハンダリフロー前後におけるバリスタ電圧の変化率を求めることにより評価した。具体的には、それぞれ20個のリフロー前のバリスタ試料およびリフロー後のバリスタ試料を準備し、リフロー前のバリスタ電圧の平均値と、リフロー後のバリスタ電圧の平均値と、を求め、下記式(3)により、リフロー後におけるバリスタ電圧の変化率を算出した。そして、バリスタ電圧の変化率が10%以上である試料を「不良」とし、20個の測定試料中における、「不良」となった試料の個数を求めることにより、評価した。結果を表2に示す。なお、本実施例では、リフローは、ガラスエポキシ樹脂で作製した基板に、ハンダペーストを印刷し、バリスタ試料をマウントした後、ピーク温度が230℃であるリフロー炉を通すことにより行った。
リフロー後におけるバリスタ電圧の変化率={(リフロー後のバリスタ電圧−リフロー前のバリスタ電圧)/リフロー前のバリスタ電圧}×100 …(3)
固着強度は、まず、ガラスエポキシ樹脂で作製した基板に、ハンダペーストを印刷し、バリスタ試料をマウントした後、ピーク温度が230℃であるリフロー炉を通すことにより、バリスタ試料を基板上に固定した。そして、固定されたバリスタ試料の側面を超硬合金製の試験端で押し、バリスタ試料が、基板から外れるまでの強度を測定することにより測定した。固着強度は、高いほうが好ましく、本実施例では、10N以上を良好とした。結果を表2に示す。
難溶解ガラスフリットおよび易溶解ガラスフリットとして、それぞれ、表3に示すガラスフリットを使用し、さらに、難溶解ガラスフリットと易溶解ガラスフリットとの合計の含有量、および難溶解ガラスフリットと易溶解ガラスフリットとの割合を、表3に示すように変化させた以外は、実施例2と同様にして、バリスタ試料を作製し、同様に評価を行った。結果を表3に示す。なお、表3中、試料番号26,27は、それぞれ、難溶解ガラスフリット、易溶解ガラスフリットを使用しなかった試料である。
4… 層間電圧非直線性抵抗体層
4a… 外側保護層
6… 内部電極層
8… 素子本体
10… 外部端子電極
Claims (3)
- 主成分としてZnOを含む層間電圧非直線性抵抗体層と、内部電極層とが交互に積層され、積層方向の両外側端部に外側保護層が配置された素子本体および前記素子本体の両端部に形成された外部端子電極を有する積層型チップバリスタにおいて、めっき液を使用した電気めっきにより、めっき膜が成膜されることとなる前記外部端子電極を形成するための導電体ペーストであって、
導電粉と、
有機ビヒクルと、
下記式(1)で示される、前記めっき膜を成膜するためのめっき液への溶解度が1重量%未満である難溶解ガラスフリットと、
下記式(1)で示される、前記めっき膜を成膜するためのめっき液への溶解度が1重量%以上である易溶解ガラスフリットと、を含有し、
前記導電粉100重量部に対する、前記難溶解ガラスフリットと前記易溶解ガラスフリットとの合計の含有量が、5〜20重量部であり、かつ、
前記難溶解ガラスフリットと、易溶解ガラスフリットとの割合が、重量比で、(難溶解ガラスフリット/易溶解ガラスフリット)=0.1〜2.0であり、
前記易溶解ガラスフリットは、B2O3−ZnO−SiO2系ガラス、ZnO−B2O3−SiO2−Al2O3系ガラス、B2O3−ZnO−Al2O3−SrO系ガラス、B2O3−ZnO−SiO2−SnO系ガラスから選ばれる少なくとも1つである導電体ペースト。
めっき液への溶解度(重量%)={(めっき液浸漬前のガラスフリットの重量−めっき液に24時間浸漬後のガラスフリットの重量)/めっき液浸漬前のガラスフリットの重量}×100 …(1) - 主成分としてZnOを含む層間電圧非直線性抵抗体層と、内部電極層とが交互に積層され、積層方向の両外側端部に外側保護層が配置された素子本体および前記素子本体の両端部に形成された外部端子電極を有する積層型チップバリスタを製造する方法であって、
素子本体表面に、請求項1に記載の導電体ペーストを塗布して、導電体ペースト膜を形成する工程と、
前記導電体ペースト膜を乾燥し、その後、焼き付けして、外部端子電極を形成する工程と、
前記外部端子電極の表面に、めっき液を使用した電気めっきにより、めっき膜を成膜する工程と、を有する積層型チップバリスタの製造方法。 - 主成分としてZnOを含む層間電圧非直線性抵抗体層と、内部電極層とが交互に積層され、積層方向の両外側端部に外側保護層が配置された素子本体および前記素子本体の両端部に形成された外部端子電極を有する積層型チップバリスタであって、
前記外部端子電極の表面には、めっき液を使用した電気めっきにより成膜されためっき膜を有しており、
前記外部端子電極は、
導電材と、
下記式(1)で示される、前記めっき膜を成膜するためのめっき液への溶解度が1重量%未満である難溶解ガラスフリットと、
下記式(1)で示される、前記めっき膜を成膜するためのめっき液への溶解度が1重量%以上である易溶解ガラスフリットと、を含有し、
前記導電材100重量部に対する、前記難溶解ガラスフリットと前記易溶解ガラスフリットとの合計の含有量が、5〜20重量部であり、かつ、
前記難溶解ガラスフリットと、易溶解ガラスフリットとの割合が、重量比で、(難溶解ガラスフリット/易溶解ガラスフリット)=0.1〜2.0であり、
前記易溶解ガラスフリットは、B2O3−ZnO−SiO2系ガラス、ZnO−B2O3−SiO2−Al2O3系ガラス、B2O3−ZnO−Al2O3−SrO系ガラス、B2O3−ZnO−SiO2−SnO系ガラスから選ばれる少なくとも1つである積層型チップバリスタ。
めっき液への溶解度(重量%)={(めっき液浸漬前のガラスフリットの重量−めっき液に24時間浸漬後のガラスフリットの重量)/めっき液浸漬前のガラスフリットの重量}×100 …(1)
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