(57)【要約】【課題】バリやクラックが無く、かつグレーズ層としての平滑性を確保した、分割溝を有する集合絶縁基板を提供する。また、分割溝を有する集合絶縁基板を製造するにあたり、分割溝形成時のレーザー光の走査速度を上げた場合等にも、分割時のバリやクラックの発生を抑制し、集合絶縁基板を歩留り良く製造する方法を提供すること。【解決手段】本発明のグレーズド絶縁基板は、絶縁基板と、該絶縁基板表面に形成されるグレーズ層とを備え、該グレーズ層が、SiO2、BaO、CaO、Al2O3及びZrO2を含むガラスと、スピネル構造を有するFe2O3、Cr2O3及びCoOから実質的になる黒色無機顔料とを含み、該黒色無機顔料の含有割合が、ガラス１００質量部に対して７．０〜１２．０質量部の割合であり、かつガラス中のZrO2の含有割合が１５〜２０質量％であることを特徴とし、ヒューズ、ヒューズ抵抗器、センサー等の電子部品に有用である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、該絶縁基板表面に形成されるグレーズ層とを備え、該グレーズ層が、SiO2、BaO、CaO、Al2O3及びZrO2を含むガラスと、スピネル構造を有するFe2O3、Cr2O3及びCoOから実質的になる黒色無機顔料とを含み、該黒色無機顔料の含有割合が、ガラス１００質量部に対して７．０〜１２．０質量部の割合であり、かつガラス中のZrO2の含有割合が１５〜２０質量％であることを特徴とするグレーズド絶縁基板。
【請求項２】
スピネル構造を有する黒色無機顔料中のＦｅ2Ｏ3の含有割合が４３〜４８質量％、Ｃｒ2Ｏ3の含有割合が２６〜３０質量％及びＣｏＯの含有割合が２４〜２８質量％であることを特徴とする請求項１に記載のグレーズド絶縁基板。
【請求項３】
絶縁基板の厚さが、０．５ｍｍ以下である請求項１又は２に記載のグレーズド絶縁基板。
【請求項４】
絶縁基板と、該絶縁基板表面に形成されるグレーズ層とを備えるグレーズド絶縁基板からなり、該グレーズド絶縁基板のグレーズ層が設けられた面上に、縦横分割溝を形成した集合絶縁基板であって、
該グレーズ層が、SiO2、BaO、CaO、Al2O3及びZrO2を含むガラスと、スピネル構造を有するFe2O3、Cr2O3及びCoOから実質的になる黒色無機顔料とを含み、該黒色無機顔料の含有割合が、ガラス１００質量部に対して７．０〜１２．０質量部の割合であり、ガラス中のZrO2の含有割合が１５〜２０質量％であり、且つ前記分割溝が、前記グレーズ層から前記絶縁基板にまで達していることを特徴とする集合絶縁基板。
【請求項５】
グレーズド集合絶縁基板を得るために、SiO2、BaO、CaO、Al2O3及びZrO2を含むガラスと、スピネル構造を有するFe2O3、Cr2O3及びCoOから実質的になる黒色無機顔料とを含み、該黒色無機顔料の含有割合が、ガラス１００質量部に対して７．０〜１２．０質量部の割合であり、ガラス中のZrO2の含有割合が１５〜２０質量％であるグレーズ用ペーストを、絶縁板の表面に印刷し、グレーズ層を形成する工程(a)と、グレーズ層が形成されたグレーズド絶縁板を、９０ｍｍ／秒以上の速度でレーザー光を走査して、縦横分割溝を形成する工程(b)と、を含むことを特徴とする集合絶縁基板の製造方法。
【請求項６】
工程(a)のグレーズ層の形成を、印刷後、１０００℃以上で焼成することにより行うことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
絶縁板の厚さが、０．５ｍｍ以下である請求項５又は６に記載の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載のグレーズド絶縁基板を備えたヒューズ抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒューズ抵抗器、センサー、薄膜抵抗器等の小型のチップ型電子部品等に使用され、グレーズ層における平滑性、熱的特性を確保し、製造時における基板分割の際にバリやクラックの発生が抑制されたグレーズド絶縁基板、該グレーズド絶縁基板を製造するためのレーザー光照射による基板の分割溝刻設を設けた集合絶縁基板、その製造方法及び該グレーズド絶縁基板を備えたヒューズ抵抗器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チップ型ヒューズ又はヒューズ抵抗器等の表面実装型の電子部品においては、ヒューズ膜やヒューズ抵抗膜等の機能を十分確保するために、絶縁基板の表面上に特定な物性値を有するガラスペーストを印刷・乾燥及び焼成した透明なグレーズ層を形成することが提案され、実施されている(特許文献１)。
このグレーズ層は、絶縁基板の表面の粗さを平滑にし、ヒューズ膜やヒューズ抵抗膜の形成厚さを均一化することを容易にすると共に、使用時におけるこれらの膜に対する熱等による影響を抑制し、電気的信頼性を確保するため等に作用する。
電子部品に使用される上記絶縁基板は、通常、多数の絶縁基板の単位を有する一枚の絶縁板に、個々の基板単位に分割するための縦横分割溝を形成する工程が行なわれる。
このような分割溝は、レーザー光照射により形成することが提案されている(特許文献２)。また、レーザー光照射適性を確保し、且つグレーズ層の平滑性を充分に確保した、特定の黒色無機顔料を用いたグレーズド絶縁基板も提案されている(特許文献３)。
一方、グレーズ層に用いられるガラス成分としては、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2を基本として、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｌａ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3等を適宜配合した組成が種々提案されている。例えば、特許文献４には、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを主成分とし、ＺｒＯ2を１０質量％以下配合したグレーズ組成物が提案されている。しかし、上記レーザー光照射適正と、分割溝の分割適正との両者を考慮したガラス成分の提案はなされていない。
【特許文献１】特開平８−３１３００号公報
【特許文献２】特開平８−１０７２５５号公報
【特許文献３】特許第３６９７１３５号公報
【特許文献４】特開平７−８１９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、電子部品の短期間における大量生産を実現するために、上記レーザー光の走査速度を上げる試みが検討されている。
しかし、従来提案されているグレーズ層が形成された絶縁板に分割溝を形成するにあたり、上記レーザー光の走査速度をある程度以上に上げると、分割時にバリやクラックが発生する割合が高くなり、グレーズド絶縁基板の製造における歩留りが低下するという問題が生じ易いことが分かってきた。また、この傾向は、絶縁基板の厚さが薄いほど顕著である。
【０００４】
本発明の課題は、分割溝の分割時におけるバリやクラックの発生を抑制し、かつグレーズ層としての平滑性を確保した、分割溝を有する集合絶縁基板、これを分割したグレーズド絶縁基板及び該グレーズド絶縁基板を用いたヒューズ抵抗器を提供することにある。
本発明の別の課題は、分割溝を有する集合絶縁基板を製造するにあたり、分割溝形成時のレーザー光照射におけるレーザー光の走査速度を上げた場合にも、また、絶縁板の厚さが薄い場合にも、分割時のバリやクラックの発生を抑制しうる、レーザー光照射による分割溝の形成を容易にし、グレーズ層としての平滑性も確保した集合絶縁基板を歩留り良く製造することが可能な分割溝を有する集合絶縁基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、絶縁基板と、該絶縁基板表面に形成されるグレーズ層とを備え、該グレーズ層が、SiO2、BaO、CaO、Al2O3及びZrO2を含むガラスと、スピネル構造を有するFe2O3、Cr2O3及びCoOから実質的になる黒色無機顔料とを含み、該黒色無機顔料の含有割合が、ガラス１００質量部に対して７．０〜１２．０質量部の割合であり、かつガラス中のZrO2の含有割合が１５〜２０質量％であることを特徴とするグレーズド絶縁基板が提供される。
また本発明によれば、絶縁基板と、該絶縁基板表面に形成されるグレーズ層とを備えるグレーズド絶縁基板からなり、該グレーズド絶縁基板のグレーズ層が設けられた面上に、縦横分割溝を形成した集合絶縁基板であって、該グレーズ層が、SiO2、BaO、CaO、Al2O3及びZrO2を含むガラスと、スピネル構造を有するFe2O3、Cr2O3及びCoOから実質的になる黒色無機顔料とを含み、該黒色無機顔料の含有割合が、ガラス１００質量部に対して７．０〜１２．０質量部の割合であり、ガラス中のZrO2の含有割合が１５〜２０質量％であり、且つ前記分割溝が、前記グレーズ層から前記絶縁基板にまで達していることを特徴とする集合絶縁基板が提供される。
更に本発明によれば、グレーズド集合絶縁基板を得るために、SiO2、BaO、CaO、Al2O3及びZrO2を含むガラスと、スピネル構造を有するFe2O3、Cr2O3及びCoOから実質的になる黒色無機顔料とを含み、該黒色無機顔料の含有割合が、ガラス１００質量部に対して７．０〜１２．０質量部の割合であり、ガラス中のZrO2の含有割合が１５〜２０質量％であるグレーズ用ペーストを、絶縁板の表面に印刷し、グレーズ層を形成する工程(a)と、グレーズ層が形成されたグレーズド絶縁板を、９０ｍｍ／秒以上の速度でレーザー光を走査して、縦横分割溝を形成する工程(b)と、を含むことを特徴とする集合絶縁基板の製造方法が提供される。
更にまた本発明によれば、上記グレーズド絶縁基板を備えたヒューズ抵抗器が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の集合絶縁基板は、グレーズ層中に特定な組合せの黒色無機材料とZrO2を含有するガラス成分とを特定量含むので、レーザー光を縦横に走査してなる分割溝の分割時におけるバリやクラックの発生を抑制し、かつグレーズ層としての平滑性も確保される。従って、寸法精度が良い、グレーズド絶縁基板を提供することができる。
本発明の集合絶縁基板の製造方法では、特定の組合せの黒色無機材料とZrO2を含有するガラス成分とを特定量含むグレーズ層を形成する工程を含むので、分割溝形成時のレーザー光照射におけるレーザー光の走査速度を上げた場合にも、また、絶縁板の厚さが薄い場合にも、分割時のバリやクラックの発生を抑制しうる、レーザー光照射による分割溝の形成が容易であり、且つグレーズ層としての平滑性も確保することができる。従って、このようなグレーズ層を有する集合絶縁基板を、歩留り良く製造することができる。また、本発明の製造方法では、上述の集合絶縁基板を、短期間で大量に製造することが可能である。
本発明のグレーズド絶縁基板は、上記グレーズ層を備えるので、チップ型ヒューズやヒューズ抵抗器、センサー、薄膜抵抗器等の電子部品に有用である。更にこの基板を用いた本発明のヒューズ抵抗器は、所望のヒューズ抵抗膜の特性を十分引出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下本発明を更に詳細に説明する。
本発明のグレーズド絶縁基板は、絶縁基板と、該絶縁基板表面に形成されるグレーズ層とを備える。
前記絶縁基板としては、例えば、純度約９６％等のアルミナセラミック基板、窒化アルミナ基板、ＭｇＯ・ＳｉＯ2を主成分とするステアタイトセラミック基板、２ＭｇＯ・ＳｉＯ2を主成分とするフォルステライトセラミック基板が挙げられるが、本発明の効果をより発揮することが可能なアルミナセラミック基板の使用が好ましい。
絶縁基板の厚さは、薄い方が、本発明の所望の効果が発揮され易いため好ましく、通常、０．５ｍｍ以下、特に、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。
【０００８】
前記グレーズ層は、特定のガラス質成分を含むガラス及びスピネル構造を有する特定の黒色無機顔料を含むが、本発明の目的が達成されるものであれば、他の成分が含まれていても良い。
前記ガラスは、SiO2、BaO、CaO、Al2O3及びZrO2をガラス質成分として含む。該ガラスは、グレーズ層に用いることにより、例えば、ヒューズ抵抗器を目的とする場合において、ヒューズ機能として安定な溶断特性や他の電気的特性における信頼性を向上させ、過負荷通電時における熱放散及び蓄熱バランスを好適なものとするために、後述する黒色無機顔料との組合せにおいて得られるグレーズ層の物性値、例えば、ガラス軟化点が９３６〜９５６℃、ガラス転移点が７９０〜８１０℃、熱膨張係数が７．３×１０-6〜７．９×１０-6となることが好ましい。
【０００９】
前記ガラス中の各ガラス質成分の含有割合は、SiO2が通常、４１〜４３質量％、BaOが通常、２５．５〜２７．５質量％、CaOが通常、１０〜１１質量％、Al2O3が通常、１〜１１質量％、好ましくは１〜６質量％、ZrO2が１５〜２０質量％である。
ZrO2が１５質量％未満の場合には、分割溝を有する集合絶縁基板を製造する際のグレーズ層に使用した場合に、分割によりバリやクラックが生じ易くなり、また、後述する黒色無機顔料の割合によって、形成するグレーズ層の表面平滑性が得られないおそれや分割溝の深さが充分でないおそれがある。
一方、ZrO2が２０質量％を超える場合には、グレーズ層の表面平滑性が得られないおそれやグレーズ層にうねりが生じるおそれがあり、また、後述する黒色無機顔料の割合によって、前記クラックが生じるおそれがある。
従って、特に、ガラス中のZrO2の含有割合が上記範囲外では、本発明の所望の効果が得られないおそれがある。
【００１０】
前記スピネル構造を有する黒色無機顔料は、Fe2O3、Cr2O3及びCoOから実質的になり、また、所望に応じてNiO等を含んでいても良い。前記必須３成分のうち１成分が含有されない場合は、レーザー光照射適性と、グレーズ層としての平滑特性とがバランス良く得られず、本発明の目的が達成できないおそれがある。これら３成分の好ましい配合割合は、黒色無機顔料中のFe2O3が４３〜４８質量％、Cr2O3が２６〜３０質量％及びCoOが２４〜２８質量％である。
これら黒色無機顔料のグレーズ層中の含有割合は、ガラス１００質量部に対して７．０〜１２．０質量部の割合とする必要がある。
黒色無機顔料の前記割合が７．０質量部未満では、所望のレーザー光照射適性が得られず、分割溝の深さが充分でないおそれがあり、また、前記ガラス中のZrO2の含有割合を適正範囲にした場合であっても、前記分割時にクラックが生じるおそれがある。
一方、黒色無機顔料の前記割合が１２．０質量部を超える場合には、グレーズ層の表面平滑性が得られないおそれやグレーズ層にうねりが生じるおそれがある。
従って、グレーズ層中の上記黒色無機顔料の含有割合が上記範囲外では、本発明の所望の効果が得られないおそれがある。
【００１１】
本発明の集合絶縁基板は、グレーズド絶縁基板に分割溝が縦横に多数一体的に形成された、上記グレーズド絶縁基板を製造するためのものであって、上記絶縁基板と同様な材質の絶縁板上に少なくとも上記本発明のグレーズド絶縁基板において説明したグレーズ層を有する。そして、各々のグレーズド絶縁基板を分割するための分割溝が、グレーズ層が設けられた面上に縦横に、且つ前記グレーズ層から前記絶縁板に溝が達するように備えられている。
この集合絶縁基板は、分割溝に沿って分割することにより、上述の本発明のグレーズド絶縁基板とすることができる。
【００１２】
本発明の集合絶縁基板の製造方法では、上述のガラス質成分を含むガラスと、特定の黒色無機顔料とを特定割合で含むグレーズ層を形成するためのグレーズ用ペーストを、絶縁板の表面に印刷し、グレーズ層を形成する工程(a)を含む。
工程(a)において、グレーズ用ペーストは、上述のガラス質成分を含むガラスと、特定の黒色無機顔料とを特定割合で含み、常法により溶剤及び有機質ビヒクルを用いてペースト状にすることによって得ることができる。
工程(a)において用いる絶縁板の材料としては、前述の絶縁基板において例示した基板の材料等が挙げられる。絶縁板の厚さは、薄い方が、本発明の所望の効果が発揮され易いため好ましく、通常、０．５ｍｍ以下、特に、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。
工程(a)においてグレーズ用ペーストの絶縁板表面への印刷は、スクリーン印刷等により行うことができ、グレーズ層の形成は、該印刷したペーストを、乾燥、焼成することにより行うことができる。この際、印刷、乾燥及び焼成は、得られるグレーズ層の膜厚が、５０〜８０μｍになるように行なうことが望ましい。また、焼成は、絶縁板の変形等が生じないように、通常１０００℃以上、好ましくは１２００〜１３００℃で約３０分間程度の条件で行うことが好ましい。
更に、このグレーズ層の形成前においては分割溝が形成されていないので、昇温及び降温時間等を適宜設定することにより容易に絶縁板の変形等を抑制することができる。例えば、グレーズ層を焼成するために、まず１０００℃まで毎分２０℃の割合で温度上昇させ、次いで、１３００℃に達するまで毎分５℃の割合で温度上昇させ、１３００℃で３０分間程度焼成した後、常温まで毎分２０℃程度で降温させる条件が挙げられる。
【００１３】
本発明の集合絶縁基板の製造方法では、工程(a)で調製したグレーズド絶縁板を、特定速度以上でレーザー光を走査して、縦横分割溝を形成する工程(b)を含む。
工程(b)に用いるレーザー光のパワーとしては、好ましくはパワー１０〜１２Ｗの出力を有するＹＡＧレーザー光等が使用できる。
レーザー光を走査する速度は、本発明の所望の効果である短期間における大量生産を可能にするために、９０ｍｍ／秒以上とする必要があり、その上限は特に限定されないが、通常１００〜１１０ｍｍ／秒である。前述のとおり、レーザー光を照射するグレーズ層は、レーザー光照射適性を有するように形成されているので、分割溝を形成する他の条件は、走査速度が本願発明のように速い場合であっても、グレーズ層及び絶縁板の厚さに応じて容易に設定することができる。
本発明の集合絶縁基板の製造方法では、上記工程が含まれておれば、通常、目的とする基板の種類等に応じて行なう他の工程を含んでいても良い。また、得られた集合絶縁基板は、常法により分割して本発明のグレーズド絶縁基板とすることができる。
【００１４】
本発明のヒューズ抵抗器は、本発明のグレーズド絶縁基板に、ヒューズ抵抗膜が形成されたものであれば良く、電極、保護コート膜等の他の構成要件における、材料の種類、形態等は特に限定されず、所望の性能を得るために適宜選択することができる。
本発明のヒューズ抵抗器は、良好な平滑性及び熱安定性等を有するグレーズ層が形成された基板を用いているので、各膜の特性を十分発揮させることができる。
【実施例】
【００１５】
以下本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
製造例
（グレーズ用ペーストの製造）
表１に示す組成の8種のガラス質成分(1)〜(8)に、Fe2O3４５質量％、Cr2O3２８質量％及びCoO２７質量％からなる黒色無機顔料をガラス質成分１００質量部に対して表２〜７に示す割合で配合し、常法により溶剤及び有機質ビヒクルを添加混合してそれぞれグレーズ用ペーストを調製した。尚、ガラス質成分(1)はZrO2が０質量％、ガラス質成分(2)はZrO2が１０質量％、ガラス質成分(3)はZrO2が１３質量％、ガラス質成分(4)はZrO2が１５質量％、ガラス質成分(5)はZrO2が１７．５質量％、ガラス質成分(6)はZrO2が２０質量％、ガラス質成分(7)はZrO2が２２質量％、ガラス質成分(8)はZrO2が３０質量％の例である。
【００１６】
実施例１〜１３、比較例１〜２４
製造例で調製した各々のグレーズ用ペーストを、厚さ０．３２ｍｍ、純度約９６％のアルミナセラミック基板上に、常法によりスクリーン印刷し、乾燥し、１３００℃で３０分間焼成することによって、膜厚約７０μｍのグレーズ層を有する集合絶縁基板を作製した。なお、それぞれのグレーズ層は、焼成により、ガラス質と黒色無機材料とが略原料の配合割合で含まれるものであった。更に、得られたそれぞれのグレーズ層のガラス軟化点は９３６〜９５６℃、ガラス転移点は７９０〜８１０℃、熱膨張係数は７．３×１０-6〜７．９×１０-6の範囲のものであった。
次いで、日本電気社製ＹＡＧレーザー発振器ＳＬ１１６Ｅを備えたＳＬ４１１Ｂのレーザースクライパー装置を用いて、出力１１．５Ｗ、周波数２０ＫＨｚ、スピード１００ｍｍ／秒で、それぞれの集合絶縁基板に対し、グレーズ層上に同一条件で３回スキャンを行ない格子状の縦横分割溝を形成した。
【００１７】
得られた分割溝を有する集合絶縁基板に対して以下に示す評価を行なった。結果を表２〜７に示す。
＜分割溝周辺におけるバリ、クラックの発生評価＞
分割溝に沿って分割した後に生じる、微小な凸状突起をバリ、グレーズ層の微小なヒビをクラックと言い、それぞれの未発生率が９０％以上を○、９０％未満７０％以上を△、７０％未満を×とした。
＜グレーズ層の表面粗さ及びうねり評価＞
(株)東京精密製の表面粗さ計(サーフコム２０２Ｂ)を用いて測定した。表面粗さの評価は、グレーズ層の表面粗さが０．０２μｍ未満を◎、０．０３μｍ未満であったものを○、０．０３μｍ以上１μｍ未満であったものを△、１μｍ以上のものを×とした。
うねり評価は、グレーズ層表面うねりが、０．２ｍｍ／４５ｍｍ以下のものを○、０．２ｍｍ／４５ｍｍ以上０．３ｍｍ／４５ｍｍ未満のものを△、０．３ｍｍ／４５ｍｍ以上のものを×とした。
＜分割溝評価＞
分割溝評価は、グレーズ層面に形成された分割溝の平均深さが０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ未満に達したものを○、０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ未満、０．２ｍｍ以上０．２５ｍｍ未満を△、０．０５ｍｍ未満と０．２５ｍｍ以上のものを×とした。尚、○のうち０．１ｍｍ以上０．１５ｍｍ未満のものを◎とした。
【００１８】
【表１】
2010146907.tif 000002
【００１９】
【表２】
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【００２０】
【表３】
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【００２１】
【表４】
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【００２２】
【表５】
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【００２３】
【表６】
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【００２４】
【表７】
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