(57)【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、該グレーズ層がガラス及びスピネル構造を有する黒色無機顔料を含み、グレーズ層中の該黒色無機顔料の含有割合が、ガラス１００質量部に対して７．５〜１２．５質量部の割合であり、かつ該黒色無機顔料がＦｅ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3及びＣｏＯから実質的にな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】
グレーズ層のガラス軟化点が９１５〜９３５℃、ガラス転移点が７５０〜７８０℃、熱膨張係数が６２×１０-7〜６８×１０-7であることを特徴とする請求項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、該グレーズ層がガラス及びスピネル構造を有する黒色無機顔料を含み、グレーズ層中の該黒色無機顔料の含有割合が、ガラス１００質量部に対して７．５〜１２．５質量部の割合であり、該黒色無機顔料がＦｅ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3及びＣｏＯから実質的になり、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】
請求項４に記載の集合絶縁基板の製造方法であって、
絶縁板の表面にグレーズ層を形成する工程と、形成されたグレーズ層にレーザー光を照射して、格子状の縦横分割溝を形成する工程とを含み、
該グレーズ層がガラス及びスピネル構造を有する黒色無機顔料を含み、グレーズ層中の該黒色無機顔料の含有割合が、ガラス１００質量部に対して７．５〜１２．５質量部の範囲であり、かつ該黒色無機顔料がＦｅ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3及びＣｏＯから実質的になることを特徴とする集合絶縁基板の製造方法。
【請求項６】
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５に記載の集合絶縁基板の製造方法。
【請求項７】
グレーズ層のガラス軟化点が９１５〜９３５℃、ガラス転移点が７５０〜７８０℃、熱膨張係数が６２×１０-7〜６８×１０-7であることを特徴とする請求項５に記載の集合絶縁基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のグレーズド絶縁基板を備えるチップ型ヒューズ又はヒューズ抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型のチップ型電子部品等に使用され、レーザー光照射による基板の分割溝刻設を可能にすると共に、グレーズ層における平滑性を確保し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チップ型ヒューズ又はヒューズ抵抗器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、セラミック等の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(特開平８−３１３００号公報等)。
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。
一方、電子部品に使用されるセラミック基板は、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、通常、ダイヤモンドブレードによる回転刃によって形成されている。しかし、この方法では、分割溝の仕上がり形状のばらつき抑制や、分割精度を十分に確保するために複雑な作業や管理が必要である。
そこで、最近、レーザー光照射による分割溝の形成が提案されている(特開平８−１０７２５５号)。また、レーザー光照射適性を確保するために、基板表面を黒色化することも提案されている(特開昭５３−７６３７３号公報、特開昭５４−１２０４９８号公報)。
しかし、実際の工業的レベルにおいては、グレーズ層が形成されたセラミック基板におけるレーザー光照射によって分割溝を形成する技術は確立されておらず、ダイヤモンドブレード等の従来技術により実施されているのが実状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
レーザー光照射適性を確保するために透明なグレーズ層を黒色化することは、例えば、黒色顔料等をグレーズ層に含有させることにより可能である。しかし、レーザー光照射適性を確保する程度に黒色顔料を含有させた場合、通常、グレーズ層の平滑性が確保できず、グレーズ層の機能が得られない。逆に、グレーズ層の平滑性を確保する程度に黒色顔料の含有割合を低減すると、通常、レーザー光照射適性が得られない。例えば、特開平５−１４８０６５号公報において、セラミック基板の検査を目的とした、透明なグレーズ層を着色したグレーズドセラミック基板が提案されており、着色成分として、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕの単体又は酸化物の少なくとも１種を、グレーズ層中のガラス質１００重量％に対して０．１〜０．５重量％添加することが記載されている。しかし、このような着色成分の添加量では、セラミック基板の検査は可能であっても、レーザー光照射適性は全く得られない。
ところで、グレーズ層を有する集合絶縁基板に縦横分割溝を形成するに際しては、例えば、絶縁板にグレーズ層を形成する前に該絶縁板の一方の面に予め縦横分割溝を形成し、次いで、他方の面にグレーズ層を形成する方法も提案されている。しかし、このような方法では、グレーズ層形成時における焼成によって、絶縁板自体が湾曲し、グレーズ層の膜厚を均一化することが困難となる。しかも、形成された分割溝に沿って分割作業を行なう際に、分割溝を有していないグレーズ層が、所定箇所で分割せず、破損する可能性が高くなる。
従って、グレーズ層を有する集合絶縁基板に縦横分割溝を形成する場合には、絶縁板にグレーズ層を形成した後に、該グレーズ層が形成された面側に分割溝を形成することが望ましく、このような分割溝の形成を容易に実施しうる、レーザー光照射適性を有し、且つ平滑性に優れたグレーズ層を有する絶縁基板の開発が望まれている。
【０００４】
本発明の目的は、レーザー光照射適性を備え、かつグレーズ層としての平滑性が確保されたグレーズ層を有する集合絶縁基板を提供することにある。
本発明の別の目的は、グレーズ層を有する集合絶縁基板のグレーズ層側に、容易に縦横分割溝が形成でき、グレーズド絶縁基板の大量生産に有効な集合絶縁基板の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、チップ型ヒューズやヒューズ抵抗器等の表面実装型の電子部品に有効なグレーズド絶縁基板を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、ヒューズ膜やヒューズ抵抗膜の特性が十分に引出されうるチップ型ヒューズ又はヒューズ抵抗器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、特定の黒色無機顔料の組合せ、並びにその特定の配合割合を制御することにより、従来達成されていない、レーザー光照射適性を確保すると共に、グレーズ層としての平滑特性をも確保しうることを見出し本発明を完成した。更に、グレーズ層を形成するガラスとして、グレーズ層の物性値が特定なものとなるように制御しうるガラスと黒色無機顔料とを選択することにより、また、特定の黒色無機顔料同士の配合割合を制御することにより、優れたレーザー光照射適性を確保すると共に、グレーズ層としての平滑特性をも確保し、更に、ヒューズ又はヒューズ抵抗器における、安定な溶断特性機能や電気的信頼性が確保しうることを見出し本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、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、該グレーズ層がガラス及びスピネル構造を有する黒色無機顔料を含み、グレーズ層中の該黒色無機顔料の含有割合が、ガラス１００質量部に対して７．５〜１２．５質量部の割合であり、かつ該黒色無機顔料がＦｅ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3及びＣｏＯから実質的にな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、該グレーズ層がガラス及びスピネル構造を有する黒色無機顔料を含み、グレーズ層中の該黒色無機顔料の含有割合が、ガラス１００質量部に対して７．５〜１２．５質量部の割合であり、該黒色無機顔料がＦｅ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3及びＣｏＯから実質的になり、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、上記集合絶縁基板の製造方法であって、絶縁板の表面にグレーズ層を形成する工程と、形成されたグレーズ層にレーザー光を照射して、格子状の縦横分割溝を形成する工程とを含み、該グレーズ層がガラス及びスピネル構造を有する黒色無機顔料を含み、グレーズ層中の該黒色無機顔料の含有割合が、ガラス１００質量部に対して７．５〜１２．５質量部の範囲であり、かつ該黒色無機顔料がＦｅ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3及びＣｏＯから実質的になる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るチップ型ヒューズ又はヒューズ抵抗器が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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、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、ＢｅＯを主成分とするベリリアセラミック基板等が挙げられる。
【０００８】
前記グレーズ層は、ガラス及びスピネル構造を有する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。
前記ガラスとしては、通常、グレーズ層に使用されるガラスであれば特に限定されないが、例えば、ヒューズ又はヒューズ抵抗器を目的とする場合等において、安定な溶断特性機能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等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が、ガラス軟化点が９１５〜９３５℃、ガラス転移点が７５０〜７８０℃、熱膨張係数が６２×１０-7〜６８×１０-7となるようなガラスを選択して使用することが好ましく、特に、これらの物性を有し、且つ熱伝導率が２×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃となるようなグレーズ層を形成しうるガラスを選択して使用することが好ましい。
【０００９】
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。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。
また、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７．５〜１２．５質量部の割合とする必要がある。７．５質量部未満では、所望のレーザー光照射適性が得られず、また、基板にうねりが生じる場合がある。一方、１２．５質量部を超える場合には、グレーズ層にポーラスが発生し所望の平滑性が得られ難い。
【００１０】
本発明の集合絶縁基板は、グレーズド絶縁基板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、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備えられている。この集合絶縁基板は、公知の方法により形成された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を得ることができる。
【００１１】
本発明の集合絶縁基板の製造方法では、まず、絶縁板の表面にグレーズ層を形成する工程を行なう。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。
絶縁板にグレーズ層を形成するには、上記黒色無機顔料及びガラスを含むガラスペーストを、常法に従い、スクリーン印刷等により所定位置に印刷し、乾燥、焼成することにより実施できる。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、１２００〜１３００℃で約３０分間程度の条件が好ましい。
更に、本発明においては、このグレーズ層形成前に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等が挙げられる。
【００１２】
本発明の集合絶縁基板の製造方法では、前記形成されたグレーズ層にレーザー光を照射して、格子状の縦横分割溝を形成する工程を行なう。
レーザー光としては、例えば、８Ｗ以上、好ましくは８〜１０Ｗの出力を有するＹＡＧレーザー光等が使用できる。レーザー光照射は、所望の分割が可能となるように、格子状の縦横分割溝の深さや幅を適宜選択し、所望の条件を設定して実施すれば良い。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、この条件の設定は容易に適宜選択できる。
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。
【００１３】
本発明のチップ型ヒューズ又はヒューズ抵抗器は、本発明のグレーズド絶縁基板に、ヒューズ膜又は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。
本発明のチップ型ヒューズ又はヒューズ抵抗器は、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。
【００１４】
【実施例】
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るものではない。
実施例１〜３、比較例１〜３
ＳｉＯ2５５質量％、Ａｌ2Ｏ3２３質量％、ＣａＯ１６質量％及びＭｇＯ６質量％からなるガラス質成分１００質量部に対して、表１に示す黒色無機顔料を６．０〜１４．０質量部配合し、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ガラスグレーズペーストを調製した。
得られた各々のガラスグレーズペーストを、厚さ０．３２ｍｍ、純度約９６％のアルミナセラミック板上に、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９１５〜９３５℃、ガラス転移点は７５０〜７８０℃、熱膨張係数は６２×１０-7〜６８×１０-7の範囲のものであった。
次いで、日本電気社製ＹＡＧレーザ発振器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８Ｗ、周波数１４ＫＨｚ、スピード２５ｍｍ／ｓｅｃで、それぞれの集合絶縁基板に対し、グレーズ膜上に同一条件で３回スキャンを行ない格子状の縦横分割溝を形成した。
【００１５】
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１に示す。
＜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０．０３μｍ以下であったものを◯、１μｍを超えるものを×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◯、０．３ｍｍ／４５ｍｍを超えるものを×とした。
＜グレーズ層の熱伝導率測定>
真空理工(株)製のタイプＴＣ−３０００を用いてグレーズ層の熱伝導率を測定した。評価は、２×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃が確保されたものを◯、確保されなかったものを×とした。
＜分割溝及び分割適性評価＞
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以上に達したものを◯、達していないものを×とした。また、分割適性評価は、分割溝に沿った機械的押圧によって分割面の仕上がり状態を目視で観察し、良好なものを◯、良好でないものを×とした。
【００１６】
【表１】
0003697135.tif 000002
【００１７】
【発明の効果】
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を特定量含むので、レーザー光照射適性と、グレーズ層としての平滑性とが確保され、しかもこのグレーズ層に分割溝を有するので、精度良く、グレーズド絶縁基板を得ることができる。
本発明の集合絶縁基板の製造方法では、前記レーザー光照射適性と、グレーズ層としての平滑性とが確保されたグレーズ層を容易に得ることができると共に、レーザー光により所望の分割溝を容易に形成でき、グレーズド絶縁基板の大量生産に有効な集合絶縁基板が得られる。
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等の表面実装型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チップ型ヒューズ又はヒューズ抵抗器は、所望のヒューズ膜やヒューズ抵抗膜の特性を十分引出すことができる。