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陶瓷電子零件的制作方法

文檔序號:3809593閱讀:207來源:國知局
專利名稱:陶瓷電子零件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及在中高電壓區(qū)域使用的陶瓷電子零件,特別是涉及在中高電壓區(qū)域使用的陶瓷電子電容器。
背景技術(shù)
向來,陶瓷電子零件具備電介質(zhì)、半導(dǎo)體、壓電體等陶瓷材料形成的陶瓷體。作為構(gòu)成這些陶瓷電子零件附屬的電極和配線的材料,往往使用導(dǎo)電膏。
在形成陶瓷電子零件的電極時使用的導(dǎo)電膏有時添加玻璃粉末。在導(dǎo)電膏中添加玻璃粉末的效果是,通常使電極在燒結(jié)時軟化、流動,從而促使導(dǎo)電成分的燒結(jié);提高端子電極的連接強(qiáng)度;利用玻璃覆蓋陶瓷體可以提高耐濕性能;而且在陶瓷電子零件是陶瓷電容器時能夠填補(bǔ)在端子電極與陶瓷體分界面上生成的空隙以防止電容量的下降。
又,向來在陶瓷電子零件的電極形成時使用的導(dǎo)電膏往往使用鉛玻璃,但是近年來出于對環(huán)境問題的考慮,要求轉(zhuǎn)向使用非鉛玻璃。
但是,使用已有的添加非鉛玻璃、例如鉍玻璃的導(dǎo)電膏形成端子電極的中高電壓區(qū)域使用的陶瓷電子零件、特別是中高電壓區(qū)域使用的陶瓷電容器與使用含鉛的已有的導(dǎo)電膏形成端子電極的同樣的陶瓷電子零件相比,存在陶瓷體的發(fā)熱溫度高的問題。這被認(rèn)為是由于玻璃中的鉍成分在高電壓以及有高頻負(fù)載時向陶瓷體擴(kuò)散,陶瓷被還原而發(fā)生半導(dǎo)體化因而陶瓷體的tanδ上升的緣故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述存在問題,提供使用不包含鉛成分,能夠?qū)崿F(xiàn)促進(jìn)陶瓷體的燒結(jié),提高接合強(qiáng)度、提高耐濕性能,同時還能夠抑制陶瓷體的異常發(fā)熱的導(dǎo)電膏用以形成端子電極的陶瓷電子零件。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明的陶瓷電子零件是具有陶瓷體和使用導(dǎo)電膏形成于陶瓷體上的端子電極的陶瓷電子零件,其特征在于,導(dǎo)電膏包含導(dǎo)電成分、玻璃粉末、以及有機(jī)賦形劑(vehicle),玻璃粉末包含結(jié)晶化玻璃,結(jié)晶化玻璃是由硼、鉍、鋁、堿土金屬以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的氧化物,在固化形成端子電極時至少有一部分玻璃粉末熔化滲入陶瓷體內(nèi)部,滲透深度為距離陶瓷體表面小于150微米。
還有,所謂結(jié)晶化玻璃中的雜質(zhì)是制造玻璃時不可避免混入的雜質(zhì)。具體地說,是來自熔化玻璃原料時用的坩鍋的雜質(zhì),在使用的坩鍋是白金坩鍋時雜質(zhì)是Pt,在使用的坩鍋是石英坩鍋時雜質(zhì)是Si。又,在將得到的玻璃粉碎的工序中混入的雜質(zhì),在使用的軋輥是不銹鋼軋輥時混入的雜質(zhì)是Fe,在使用氧化鋯球進(jìn)行粉碎時混入的雜質(zhì)是Zr。
又,本發(fā)明的陶瓷電子零件是上述陶瓷電子零件,導(dǎo)電膏中包含的堿土金屬最好是包括Ca、Sr和Ba的一組中選出的至少一種。
又,本發(fā)明的陶瓷電子零件是上述陶瓷電子零件,最好是相對于100體積%含量的導(dǎo)電成分,所述導(dǎo)電膏包含的所述結(jié)晶化玻璃的含量為1~25體積%。
又,本發(fā)明的陶瓷電子零件是上述陶瓷電子零件,其特征在于,所述陶瓷電子零件是在中高電壓區(qū)域使用的陶瓷電容器。


圖1是本發(fā)明一實施形態(tài)的陶瓷電子零件的剖面圖。
具體實施形態(tài)本發(fā)明的陶瓷電子零件要求在端子電極中包含由硼、鉍、鋁、以及堿土金屬構(gòu)成的結(jié)晶化玻璃。也就是說,要求用含有所述結(jié)晶化玻璃的導(dǎo)電膏固化形成端子電極。而且要求在固化形成端子電極時使這樣的結(jié)晶化玻璃熔化,滲入陶瓷體,滲透深度為距離陶瓷體表面小于150微米。這樣的本發(fā)明的陶瓷電子零件不包含鉛成分,能夠促進(jìn)陶瓷體的燒結(jié),提高接合強(qiáng)度,提高耐濕性能,同時還能夠抑制陶瓷體的異常發(fā)熱,因而能夠抑制陶瓷體的tanδ的上升。而作為不可避免的雜質(zhì),不妨含有微量的其他元素。
還有,本發(fā)明的所謂結(jié)晶化玻璃是指制造玻璃時得到的是非結(jié)晶玻璃,但是對其進(jìn)一步加熱下去就有至少一部分發(fā)生結(jié)晶化的玻璃。又,所謂結(jié)晶熔融溫度是指在玻璃加熱時結(jié)晶化的玻璃開始熔融時的溫度。又,所謂固化溫度是指在陶瓷體上涂布導(dǎo)電膏之后將導(dǎo)電成分燒結(jié)的時的溫度,在陶瓷電子零件的端子電極形成用的導(dǎo)電膏的情況下,通常用比導(dǎo)電成分的熔點低100~200℃左右的溫度進(jìn)行固化。
本發(fā)明的陶瓷電子零件的端子電極形成用的導(dǎo)電膏中包含的堿土金屬成分可以使用從Ca、Sr和Ba中選出的至少一種,但是從制造玻璃時處理的方便和環(huán)境負(fù)擔(dān)考慮,則使用Ca或Sr更加理想。
又,本發(fā)明的陶瓷電子零件的端子電極形成用的導(dǎo)電膏中包含的結(jié)晶化玻璃的含量最好是相對于100體積%含量的導(dǎo)電成分,導(dǎo)電膏包含的結(jié)晶化玻璃的含量為1~25體積%。添加量小于1體積%時,包含結(jié)晶化玻璃產(chǎn)生的效果小,難以確保端子電極的接合強(qiáng)度。另一方面,如果含量超過25體積%,則玻璃在陶瓷體中滲透的比例增加,如果使用于中高電壓區(qū)域,則陶瓷體會有異常發(fā)熱,同時玻璃會在端子電極的表面偏析,會導(dǎo)致焊錫不容易浸潤或鍍層不良的情況發(fā)生。
還有,本發(fā)明的陶瓷電子零件的端子電極形成用的導(dǎo)電膏中包含的導(dǎo)電成分沒有特別的限定,可以把例如Ag、Pd等貴金屬粉末以及這些金屬的合金粉末或Ni、Cu等賤金屬粉末以及這些金屬的合金粉末適當(dāng)調(diào)整使用。
下面根據(jù)圖1舉陶瓷電容器為例對本發(fā)明的陶瓷電子零件的一實施形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)說明。陶瓷電容器1包含陶瓷體2、在陶瓷體2的兩個主面上用本發(fā)明的導(dǎo)電膏形成的一對端子電極3、3、與端子電極3、3電氣連接的引線4、4、將端子電極3、3與引線4、4電氣連接并且機(jī)械連接的焊錫5、5、將陶瓷體2、端子電極3、3、焊錫5、5完全覆蓋,并且覆蓋引線4、4的一端而形成的封裝樹脂6。
陶瓷體2是由作為例如電介質(zhì)、磁體、壓電體、絕緣體等起作用的材料構(gòu)成的例如單板型或疊層型的生坯陶瓷體燒結(jié)形成的,但是本發(fā)明的陶瓷電子零件的陶瓷體并不特別限定于這些。
端子電極3、3由上述本發(fā)明的導(dǎo)電膏構(gòu)成,例如涂布于陶瓷體的兩個主面上烘干后燒結(jié)形成。還有,端子電極3、3可以在燒結(jié)前的生坯陶瓷體的兩個主面涂布本發(fā)明的導(dǎo)電膏形成電極膜后與生坯陶瓷體同時燒結(jié),對于形成方法沒有特別限定。
又,本發(fā)明的陶瓷電子零件不限定于圖1所示的陶瓷電容器1的形狀,例如也可以是具備由多片未燒結(jié)陶瓷片疊層的陶瓷體燒結(jié)形成的陶瓷體以及在該陶瓷體的兩個主面上用本發(fā)明的導(dǎo)電膏形成的一對端子電極的疊層陶瓷電子零件。又,引線的材料和封裝樹脂的材料沒有特別限定,而且也可以不具備。
實施例制造圖1所示的陶瓷電容器,對其測定發(fā)熱溫度。首先,按照表1所示的各種組成,調(diào)配作為原始原料的堿土金屬氧化物Bi2O3、H3BO3、Al(OH)3、CaCO3、SrCO3和BaCO3,置入白金坩鍋中在900℃~1300℃下保持1小時。接著在確認(rèn)試樣完全熔化之后,從爐中取出投入純水之中使其玻璃化。得到的玻璃珠用球磨方法進(jìn)行濕式粉碎,得到具有表1所示的組成比例的試樣1~9的玻璃粉末。對于試樣1~6的玻璃粉末,根據(jù)DTA曲線以及高溫X射線分析法確認(rèn)如果繼續(xù)升溫,就形成結(jié)晶化玻璃,試樣7~9的玻璃粉末被確認(rèn)為非晶態(tài)玻璃。表1

接著,作為導(dǎo)電成分,將粒徑為0.1~5微米的Ag粉末33體積%、試樣1~9的玻璃粉末6體積%、賦形劑61體積%加以混合,用三輥式碾磨機(jī)碾磨后,得到試樣1~9的導(dǎo)電膏。而賦形劑使用以80重量%的萜品醇(terpineol)和20重量%的乙基纖維素的比例配制的溶液。
接著,在目標(biāo)電容量為1nF的鈦酸鋇構(gòu)成的陶瓷體的兩個主面上將試樣1~9的導(dǎo)電膏用3mm直徑的模板進(jìn)行網(wǎng)板印刷,在空氣中以800℃、2小時的條件燒結(jié)形成端子電極,分別制作試樣1~9的試驗樣品各200個。
在這里,分別對1~9的試驗樣品各100個試樣測定玻璃從陶瓷體表面向內(nèi)滲透的深度,測定結(jié)果匯總于表2。玻璃的滲透深度利用X射線微分析方法進(jìn)行測定,測定條件是加速電壓15kV,照射電流100nA,時滯(Dwell time,即1個像素的取入時間)50ms。
接著,在剩下的1~9的試驗樣品的各100個試樣的端子電極上釬焊引線,再用封裝樹脂覆蓋陶瓷體、端子電極和引線的一端,得到試樣1~9的陶瓷電容器。
在這里,對試樣1~9的陶瓷電容器施加AC電壓3kVp-p,用熱電偶測定封裝樹脂表面的溫度,求與室溫25℃的差(ΔT),將其作為發(fā)熱溫度分別匯總于表2。評價方法是將發(fā)熱溫度在30℃以下的試樣作為符合本發(fā)明的范圍的試樣,以○標(biāo)記,將發(fā)熱溫度在30℃以上的試樣作為不符合本發(fā)明的范圍的試樣,以×標(biāo)記。表2

從表2可知,作為結(jié)晶化玻璃,由B、Bi、Al以及作為堿土金屬的包括Ca、Sr、Ba的一組中選擇的至少一種構(gòu)成的含有試樣1~6的玻璃粉末的試樣1~6的陶瓷電容器中,滲透深度小于150微米的試樣1、3、5的陶瓷電容器,發(fā)熱溫度(ΔT)為21.5~24.5℃,在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
而滲透深度超過150μm達(dá)到173~189μm的試樣2、4、6的陶瓷電容器,發(fā)熱溫度為36.9~38.3℃,在本發(fā)明的范圍之外。
又,雖然是由B、Bi、Al以及作為堿土金屬的包括Ca、Sr、Ba的一組中選擇的至少一種構(gòu)成的,但是含有作為非晶態(tài)玻璃的試樣7~9的玻璃粉末的試樣7~9的陶瓷電容器的滲透深度均超過150微米,達(dá)到205~250微米,因此,發(fā)熱溫度為38.5~40.5,在本發(fā)明的范圍外。
如上所述,本發(fā)明的陶瓷電子零件的特征在于,具備陶瓷體和使用導(dǎo)電膏形成于陶瓷體上的端子電極。作為陶瓷電子零件,導(dǎo)電膏包含導(dǎo)電成分、玻璃粉末、以及有機(jī)賦形劑,玻璃粉末包含結(jié)晶化玻璃,結(jié)晶化玻璃是由B、Bi、Al、堿土金屬和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的氧化物,玻璃粉末在在固化形成端子電極時至少有一部分熔化滲入陶瓷體內(nèi)部,滲透深度為距離陶瓷體表面小于150微米,即使是使用于中高電壓區(qū)域的情況下也能夠提供可以促進(jìn)陶瓷體的燒結(jié),提高接合強(qiáng)度、提高耐濕性能,同時還能夠抑制陶瓷體的異常發(fā)熱的,端子電極中不包含鉛成分的陶瓷電子零件。
又,本發(fā)明的陶瓷電子零件的端子電極固化形成時用的導(dǎo)電膏中包含的結(jié)晶化玻璃的含量如果是相對于100體積%含量的導(dǎo)電成分,導(dǎo)電膏包含的結(jié)晶化玻璃的含量為1~25體積%。則能夠促進(jìn)陶瓷體的燒結(jié),提高端子電極的接合強(qiáng)度,提高耐濕性能,同時能夠抑制陶瓷體的異常發(fā)熱,同時在使用這種導(dǎo)電膏形成端子電極的情況下能夠提高抑制玻璃在端子電極的表面偏析以及焊錫不容易浸潤和鍍層不良的情況發(fā)生的效果。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷電子零件,具備陶瓷體和利用導(dǎo)電膏形成于所述陶瓷體上的端子電極,其特征在于,所述導(dǎo)電膏包含導(dǎo)電成分、玻璃粉末、以及有機(jī)賦形劑,所述玻璃粉末包含結(jié)晶化玻璃,所述結(jié)晶化玻璃是由硼、鉍、鋁、堿土金屬以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的氧化物,所述玻璃粉末在固化形成所述端子電極時至少有一部分熔化并滲入陶瓷體內(nèi)部,所述滲透的滲透深度為距離所述陶瓷體表面小于150微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷電子零件,其特征在于,包含于所述導(dǎo)電膏的堿土金屬是包括Ca、Sr和Ba的一組中選出的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陶瓷電子零件,其特征在于,相對于100體積%含量的導(dǎo)電成分,所述導(dǎo)電膏包含的所述結(jié)晶化玻璃的含量為1~25體積%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的陶瓷電子零件,其特征在于,所述陶瓷電子零件是在中高電壓區(qū)域使用的陶瓷電容器。
全文摘要
本發(fā)明涉及陶瓷電子零件,本發(fā)明的目的在于,提供使用不包含鉛成分,能夠?qū)崿F(xiàn)促進(jìn)陶瓷體的燒結(jié),提高接合強(qiáng)度、提高耐濕性能,同時還能夠抑制陶瓷體的異常發(fā)熱的導(dǎo)電膏形成端子電極的陶瓷電子零件。本發(fā)明的陶瓷電子零件具有陶瓷體和使用導(dǎo)電膏形成于陶瓷體上的端子電極,導(dǎo)電膏包含導(dǎo)電成分、玻璃粉末、以及有機(jī)賦形劑(vehicle),玻璃粉末包含結(jié)晶玻璃,結(jié)晶玻璃是由硼、鉍、鋁、堿土金屬以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的氧化物,在固化形成端子電極時至少有一部分熔化滲入陶瓷體內(nèi)部,滲透深度為距離陶瓷體表面小于150微米。
文檔編號C09D5/24GK1375834SQ0210733
公開日2002年10月23日 申請日期2002年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月14日
發(fā)明者三木武 申請人:株式會社村田制作所
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