专利名称：芯片型电子部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及在形成在陶瓷素体表面上的端子电极上形成镀膜的芯片型电子部件。
背景技术：
近年来，对可平面安装的电子部件的需求日益增加，从而使大量的电子部件向芯片化发展。例如，层叠型PTC热敏电阻是通过交替层叠由BaTiO3构成的陶瓷生片和包含Ni等的导电性粉末的导电性浆料，并将其进行一体烧结，得到陶瓷素体后，在陶瓷素体的端面上烧结Ag等的端子电极而制成。
这样，当将所形成的芯片型电子部件安装到基板上时，通常进行锡焊。在进行锡焊时，在焊锡的温度比端子电极的熔点还高的情况下和锡焊所需的时间长的情况下，会发生端子电极熔化到焊锡中，即所谓的焊锡腐蚀的现象。为了防止该焊锡腐蚀，采用在进行锡焊前，通过电镀法在端子电极的表面上形成Ni等的镀膜的方法。
但是，即使陶瓷素体是绝缘体，在陶瓷素体的烧结密度低的情况下，镀液浸入到陶瓷素体的内部，导致陶瓷素体的特性劣化。并且，在烧结在具有半导体性质的陶瓷素体上的端子电极上进行电镀的情况下，会产生在没有烧结端子电极的素体上也形成镀膜的问题。
作为解决该问题的方法，采用了通过将陶瓷素体浸渍在Na/Si原子比为0.6的硅酸钠水溶液中，在陶瓷素体的表面上形成玻璃层的方法。(例如，参照专利文献1)。这样，通过在陶瓷素体的表面上形成作为绝缘体的玻璃层，防止了镀膜的形成。另外，由于通过在玻璃粉末中大量地含有碱金属元素中的一种，可降低玻璃的熔点，所以，可减少陶瓷层与玻璃层间的收缩量差，可防止玻璃层的皲裂和割裂的发生。
专利文献1特开2002-43167号公报(第2-3页)但是，由大量地含有碱金属元素中的一种的玻璃形成玻璃层的芯片型电子部件，经过通电实验证明，其耐压大幅度降低。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种芯片型电子部件，在陶瓷素体的表面形成玻璃层情况下，可防止由玻璃层上皲裂和割裂造成的向陶瓷素体侵入镀液，同时可得到充分的耐压。
3.本发明为解决上述问题而作出，本发明之一的芯片型电子部件，是一种在形成在陶瓷素体表面上的端子电极的表面上形成镀膜的芯片型电子部件，其特征在于在所述陶瓷素体的表面上的至少在没有形成所述端子电极的部分形成玻璃层；在成为所述玻璃层的玻璃中含有从从Li、Na和K中选出的碱金属元素中的至少两种，并且所述碱金属元素的原子总量占除去所述玻璃的氧元素的原子总量中的20atom％以上。
通过使用这种芯片型电子部件，可防止在玻璃层上产生皲裂和割裂，同时，可防止芯片型电子部件的耐压降低。若更具体地进行说明，在为玻璃层的玻璃上大量地含有碱金属元素的情况下，使碱金属元素离子化，产生离子传导。由此可见，在芯片型电子部件的表面上流过电流，导致耐压急剧下降。由于离子传导是经碱离子的专有位置而产生的，所以本发明人着眼于通过预先使用两种以上的碱离子而产生两种以上的专有位置，从而使各个碱离子的运动得到抑制。根据这样的构成，即使在成为玻璃层的玻璃上大量地含有碱元素，也可防止芯片型电子部件的耐压降低。与此同时，由于可比从前更多地含有碱元素，从而可使玻璃的熔点进一步降低，所以可更有效地防止玻璃的皲裂和割裂。
在本发明之二的芯片型电子部件中，所述碱金属元素最好至少包含Li和K。这样，在选择Li和K的组合来作为两种以上的碱金属元素的情况下，由于Li离子和K离子的半径差大，所以可更加抑制离子传导。另外，对芯片型电子部件的特性不产生影响，可低成本地制造，而可进行大量生产。
本发明之三的芯片型电子部件中，最好是玻璃层中包含的碱金属元素中含大量最多的两种碱金属元素的原子比为2∶8～8∶2。通过将在玻璃层中包含的碱金属元素的原子比设在该范围内，可更有效地抑制上述的离子传导，发挥显著的耐压降低抑制效果。
本发明之四的芯片型电子部件，所述陶瓷素体最好由半导体陶瓷构成。在陶瓷素体是半导体陶瓷的情况下，虽然在陶瓷素体上很容易形成镀膜，但由于通过第一或第二发明这样的结构可防止形成镀膜，因此是更有用的。
通过使用本发明之一的芯片型电子部件，可得到在防止在玻璃层上产生皲裂和割裂的同时，还具有充分耐压的效果。
通过使用本发明之二的芯片型电子部件，在选择Li元素和K元素的组合来作为两种以上的碱金属元素的情况下，由于Li离子和K离子的离子半径差大，所以可更好地抑制离子传导。另外，可不对芯片型电子部件的特性产生影响，低成本地进行制造，而可进行大量生产。
如本发明之三那样，在玻璃层中包含的碱金属元素中含有量最多的两种碱金属元素的原子比为2∶8～8∶2，从而可更有效地抑制离子传导，发挥显著的耐压降低抑制效果。
如本发明之四那样，即使是浸入镀液很容易的半导体陶瓷，但防止了镀液浸入到陶瓷素体中，故对于防止芯片型电子部件的耐压降低是更有用的。
图1是示意表示本发明的芯片型电子部件的一个实施例的剖面图。
具体实施例方式
下面，结合附图，详细说明本发明的芯片型电子部件。
图1是示意表示本发明的芯片型电子部件的一实施例的剖面图。本发明的芯片型电子部件1形成有将陶瓷层2与内部电极3构成电连接的端子电极5。在陶瓷素体4的表面上形成有玻璃层6，在端子电极5的表面上形成Ni镀膜7和Sn镀膜8。
作为包含在成为该玻璃层6的玻璃中的碱金属元素，具体是使用Li(离子半径0.068)、Na(离子半径0.097)和K(离子半径0.133)。通过含有这些碱金属元素中的两种以上，可防止碱金属的离子传导。虽然可考虑各种组合来作为该两种以上的碱金属元素的组合，但是最好是Li和K的组合。这两种碱金属的组合不仅因离子半径差大而可更有效地防止离子传导，而且可不会对芯片型电子部件的电特性产生影响地低成本地进行制作。
而且，最好是玻璃层中所含的碱金属元素中含有量最多的两种碱金属元素的原子比是2∶8到8∶2。当在该范围以外时，使通过生成两种以上的专有位置而得到的效果降低。
这两种以上的碱金属元素的原子总量最好是在不包含玻璃中所含有的氧元素的原子总量中的20atom％以上。由此，可防止在玻璃层6上产生皲裂和割裂。在碱金属元素的原子总量比除去玻璃中所含有的氧元素的原子总量中的20atom％还少的情况下，降低玻璃的熔点的效果变差。因此，不能减少玻璃层6和陶瓷层2的收缩量，因为会在玻璃层6上产生割裂和皲裂，所以是不好的。虽然对上限没有特别限定，但是碱金属原子的原子总量最好是除去玻璃中所含有的氧元素的原子总量中的70atom％以下。在比70atom％还多的情况下，不能形成玻璃，因而在陶瓷素体4的表面上不能形成玻璃层6。
另外，作为形成玻璃层6的方法，可采用将玻璃粉末和有机粘合剂分散混合到有机溶剂中，然后将其作为玻璃浆料涂敷在陶瓷素体4的端面上，进行烧结的方法。除此之外，也可采用将玻璃粉末溶到水中生成玻璃水溶液后，通过将陶瓷素体4浸渍到玻璃水溶液中后使其干燥而形成玻璃层6的方法，但并不限于这些方法。
此外，用作陶瓷层2的陶瓷可以是半导体、电介质、压电体、磁性体和绝缘体等其中之一。虽然特别在半导体陶瓷中产生显著的效果，但是作为半导体陶瓷，除了具有PTC特性的钛酸钡系列外，也可以列举出具有NTC特性的转移元素系列氧化物、具有可变电阻的氧化亚铅系列等，但并不限于这些。
另外，除Ag之外，最好使用Pd、Ag-Pd、Pt等的难以氧化的贵金属粉末来形成端子电极5，但是如果可在非氧化气氛中烧结，也可使用Ni、Cu等的贱金属粉末。另外，作为端子电极5的形成方法，除了将导电性浆料涂敷到烧结后的陶瓷素体4上后烧结的方法外，也可采用通过同时烧结陶瓷层2和成为内部电极3的Ni电极浆料及成为端子电极5的导电性浆料，在陶瓷素体4的两个端面上形成端子电极5的方法。具体是，交替地重叠成为陶瓷层2的陶瓷生片、成为内部电极3的Ni电极浆料后压接，在切断为一定尺寸而得到的生芯片(生chip)的端面上涂敷端子电极用导电性浆料后，通过在还原性气氛中一体烧结而在陶瓷素体4的端面上形成端子电极5。另外，作为镀膜，虽然形成Ni镀膜7和Sn镀膜8，但可根据与用于端子电极5的金属粉末的适应性而适当改变，除了上述镀膜外，还可采用焊锡等。
下面，更具体地说明本发明的芯片型PTC热敏电阻的制作和芯片型电子部件的制作方法。
实施例1首先，作为初始原料，准备BaTiO3、TiO2、Sm2O3和MnCO3，调合为使其满足下式。
(Ba0.997Sm0.003)TiO3+0.0005Mn下面，在调合的粉末中加入纯水后，与氧化锆球一起混合粉碎16小时，干燥后在1200℃下煅烧2小时，粉碎后而得到煅烧碎末。在该煅烧碎末中加入有机粘合剂、分散剂和水后，与氧化锆球一起混合10小时，得到陶瓷生料(slurry)。用刮浆刀法将该陶瓷生料成形为薄片状，使其干燥而得到陶瓷生片。下面，通过丝网印刷在陶瓷生片的主面上涂敷Ni电极浆料，而使其成为所希望的图案。之后，重叠陶瓷生片，使得Ni电极浆料经陶瓷生片相对，并进一步上下配置没有涂敷Ni电极浆料的保护用陶瓷生片后进行压接，切断为2.2mm×1.4mm×1.4mm的尺寸而得到生芯片。并且，使得在生芯片的两个端面上交替地导出Ni电极浆料。将该生芯片在H2/N2＝3％的还原气氛中在1200℃的条件下烧结2小时，而得到交替层叠陶瓷层2和内部电极3的陶瓷素体4。
下面，准备碱玻璃水溶液而使其为表1的样本1～样本19所示的组成。设这里的碱玻璃水溶液的固态部分为20wt％。在该碱玻璃水溶液中浸渍上述这样制成的陶瓷素体4，干燥后，在空气中在600℃下烧结而形成玻璃层6。通过重复2次形成该玻璃层6的工序而形成2层玻璃层6。下面，在形成玻璃层6的陶瓷素体4的两个端面上涂敷将Ag粉末分散到有机载色剂(vehicle)中而得到的导电性浆料。下面，通过在空气中在700℃下烧结导电性浆料的同时，使存在于陶瓷素体4和端子电极5之间的玻璃层6扩散到端子电极5中，而成为确保陶瓷素体4和端子电极5间的导通的状态。另外，烧结该导电性浆料的工序还兼有再氧化陶瓷素体4的作用。最后，通过电镀法，在形成端子电极5的陶瓷素体4上依次镀Ni镀7和Sn镀8成膜，由此得到层叠型PTC热敏电阻1。
就下面这几个方面来评价使用上面的样本的特性和物理性质，在表2中表示其结果。
(有无玻璃的割裂和皲裂)通过光学显微镜来判断在样本1～样本19的层叠型PTC热敏电阻的陶瓷素体的表面形成的玻璃层的表面上的割裂或皲裂。
(有无浸入镀液)从样本1～样本19的层叠型PTC热敏电阻中剥离形成了Ni镀膜和Sn镀膜的端子电极。并且，用酸溶解剥离了端子电极的陶瓷素体而成为溶液状，由通过Sn元素具有的光能量和残余组成物具有的光能量的差来定量分析的ICP-AES分析来评价在该溶液中所含有的Sn的含有量。
(耐压)由于要调查在陶瓷素体表面中有无离子传导，所以每隔三分钟将规定的电压施加到样本1～样本19的层叠型PTC热敏电阻上。并且，通过三分钟的电压施加测定破坏层叠型PTC热敏电阻的电压(耐压)。所得到的耐压的数值四舍五入小数点以下的位。
表2
从表2可看出，对于相当于本发明的请求范围的样本3～6和12～19，可看出不发生玻璃的割裂，而仅仅产生了镀液的侵入小于10ppm的情况，这是不成为问题的。并且，可看出使用样本3～样本6和12～19的玻璃而形成玻璃层的芯片型电子部件的耐压都为约15V以上，故得到了充分的耐压。尤其对于使用Li和K作为2种以上的碱金属元素的组合，并且其原子比为2∶8～8∶2范围内的样本3～6，15～18，可看出具有耐压大于约22V的优点。另一方面，对于碱金属元素比除去玻璃的氧元素的原子总量中的20atom％还少的样本1、2、10和11，可看出没有得到碱金属元素的充分效果，在玻璃上产生了割裂，镀液浸入大于25ppm。另外，对于没有至少含有两种以上的碱金属元素的样本7～样本9，可看出没有产生玻璃的割裂，虽然充分地防止了镀液的侵入，但是离子传导产生，得不到充分的耐压。另外，对于玻璃层中包含的碱金属元素中含有量最多的两种碱金属元素的原子比在2∶8到8∶2的范围之外的样本14、19，虽然在本发明范围内，但可看出耐压稍微降低了。
权利要求
1.一种芯片型电子部件，是一种在形成在陶瓷素体表面上的端子电极的表面上形成镀膜的芯片型电子部件，其特征在于在所述陶瓷素体的表面上的至少在没有形成所述端子电极的部分形成玻璃层；在成为所述玻璃层的玻璃中含有从从Li、Na和K中选出的碱金属元素中的至少两种，并且所述碱金属元素的原子总量占除去所述玻璃的氧元素的原子总量中的20atom％以上。
2.根据权利要求1所述的芯片型电子部件，其特征在于所述碱金属元素至少包含Li和K。
3.根据权利要求1或2所述的芯片型电子部件，其特征在于在玻璃层中所包含的碱金属元素中含有量最多的两种碱金属元素的原子比为2∶8～8∶2。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的芯片型电子部件，其特征在于所述陶瓷素体由半导体陶瓷构成。
全文摘要
本发明提供一种芯片型电子部件，是一种在形成在陶瓷素体表面上的端子电极的表面上形成镀膜的芯片型电子部件，其特征在于在所述陶瓷素体的表面上的至少在没有形成所述端子电极的部分形成玻璃层；在成为所述玻璃层的玻璃中含有从从Li、Na和K中选出的碱金属元素中的至少两种，并且所述碱金属元素的原子总量占除去所述玻璃的氧元素的原子总量中的20atom％以上。由此，在陶瓷素体的表面形成玻璃层时，可防止因玻璃层上的皲裂和割裂而造成的向陶瓷素体浸入镀液，并得到了充分的耐压。
文档编号H01C7/02GK1487534SQ03155709
公开日2004年4月7日 申请日期2003年8月29日 优先权日2002年9月10日
发明者岸本敦司, 新见秀明, 安藤阳, 明 申请人:株式会社村田制作所