(57)【要約】  抵抗器、コンデンサ、インダクタ等の機能をもつ溶接用電子部品による高密度実装及び温度センサの小型薄型化による熱応答性の向上と高温での引張強度の向上とを効率的に実現すること。  抵抗器、コンデンサ、インダクタ等の機能をもつ溶接用電子部品（１０）は、絶縁性基板（１２）と、絶縁性基板（１２）上に設けられる機能部（１４）及び接合電極部（１６）と、接合電極部（１６）に電気的に接続されているリード（１８）とを有している。接合電極部（１６）は、絶縁性基板（１２）上に形成された高融点金属で接着性のある活性金属層（２０）と、活性金属層（２０）の上に形成された高融点金属のバリア層（２２）と、バリア層（２２）の上に形成された低融点金属を主成分とする接合金属層（２４）とで構成されている。
2018066473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に形成された機能部と、
前記機能部上に形成された保護部と、
前記機能部に電気的に接続された少なくとも一対の接合電極部と、
を備え、
前記接合電極部は、少なくとも
前記絶縁性基板上に形成され、高融点金属を主成分とする活性層と、
前記活性層上に形成された高融点金属を主成分とするバリア層と、
前記バリア層上に形成された低融点金属を主成分とする接合層と、
から構成されることを特徴とする溶接用電子部品。
【請求項２】
前記機能部は、抵抗、コンデンサ及びインダクタの少なくとも１つの機能を有することを特徴とする請求項１に記載の溶接用電子部品。
【請求項３】
前記絶縁性基板上に、前記機能部と前記接合電極部との間に介在するように形成された電極膜を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の溶接用電子部品。
【請求項４】
前記電極膜は、膜状に形成された前記機能部の膜上、膜下又は膜中に形成されることを特徴とする請求項２に記載の溶接用電子部品。
【請求項５】
前記接合電極部の厚さは１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶接用電子部品。
【請求項６】
前記絶縁性基板の曲げ強度が６９０ＭＰａ以上で且つ厚さは１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の溶接用電子部品。
【請求項７】
前記高融点金属の融点は１３００℃以上であり、前記低融点金属の融点は１３００℃より低いことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の溶接用電子部品。
【請求項８】
前記高融点金属層の融点は１４００℃以上であることを特徴とする請求項７に記載の溶接用電子部品。
【請求項９】
前記活性層は、チタン、クロム、ジルコニウム、タングステン、モリブデン、マンガン、コバルト、ニッケル、タンタルの中の少なくとも一つを主成分として含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の溶接用電子部品。
【請求項１０】
前記バリア層は、白金、バナジウム、ハフニウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、タングステン、モリブデン、ニッケル、タンタルの中の少なくとも一つを主成分として含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の溶接用電子部品。
【請求項１１】
前記低融点金属は、金、銀、銅の少なくとも一つを主成分として含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の溶接用電子部品。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の溶接用電子部品が溶接により実装されていることを特徴とする実装基板。
【請求項１３】
前記実装基板が部品内蔵の多層基板であることを特徴とする請求項１２に記載の実装基板。
【請求項１４】
前記実装基板がフレキシブル基板であることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の実装基板。
【請求項１５】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の溶接用電子部品と、
前記一対の接合電極部に接合されたリードと、
を備え、
前記機能部は温度に基づいて機能値が変化する感熱膜として構成されており、
前記リードは低融点金属を主成分とすることを特徴とする温度センサ。
【請求項１６】
前記リードの融接部と前記接合層の溶融部が溶融接合されていることを特徴とする請求項１５に記載の温度センサ。
【請求項１７】
前記リードと前記接合層とが拡散接合されていることを特徴とする請求項１５に記載の温度センサ。
【請求項１８】
前記リードが薄板状または箔状であることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項１９】
前記リードは、銅を主成分として含むことを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項２０】
前記リードは、リン青銅、ベリリウム銅、黄銅、白銅、洋白、コンスタンタン、銅銀合金、銅鉄合金、銅金合金のいずれかを含むことを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項２１】
前記リードは、前記接合層の溶接部を介して前記接合層に接合されており、
前記リードの被接合部が外部に対して露出することを特徴とする請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項２２】
前記リードは、絶縁被覆リード線であることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、溶接で実装可能な所定の機能を有する、例えば抵抗器、コンデンサ、インダクタ等の溶接用電子部品、及び溶接用電子部品を実装した実装基板に関する。
また溶接用電子部品の機能の温度特性を利用することにより対象物温度、周囲温度、熱放射等に応答して温度検出を行う温度センサに関し、特に、機能部として極薄の絶縁性基板上に設けられた感熱部を有する溶接用電子部品にリード（引出線又は配線パターン）を溶接した温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
極薄の絶縁性基板上に、薄膜又は厚膜として形成された機能部を有する電子部品が知られており、例えば機能部として抵抗膜を有する抵抗器が知られている。このような抵抗器は、例えば抵抗値の温度特性を利用することで、サーミスタや白金測温抵抗体等の温度センサとして応用されている。サーミスタは一般的には負特性であるが、最近では、正特性サーミスタも知られるようになっている。【０００３】
ところで一般的な抵抗器は、感熱特性を有する板状又はフレーク状の抵抗としての機能部と、機能部の抵抗値を測定するための一対の電極部と、それらの電極部にそれぞれ接続された一対のリードとを備えて構成される。このような一般的な抵抗器と比べて、上述した極薄の絶縁基板上に形成される抵抗器は、厚さ及び熱容量が格段に小さく、小型薄型化及び高速熱応答の温度測定に適している。【０００４】
一般的に、極薄の絶縁基板上に形成される抵抗器等の電子部品では、薄膜技術又は厚膜技術により絶縁基板上に機能膜である抵抗膜及び電極膜が成膜され、フォトリソグラフィー技術等の微細加工技術を用いて各々所定の膜厚及びパターンに形成される。典型的には、セラミックス基板等の絶縁基板上の中心部に抵抗膜が所定の膜厚及びパターンに形成され、この抵抗膜を挟んで対向するように絶縁基板の周辺部に一対の電極膜が所定の膜厚及びパターンに形成される。【０００５】
このような抵抗器では、絶縁基板上で抵抗膜の周辺に形成された電極膜に対して、検出用のリード（引出線又は配線パターン）が接合される温度センサが知られている。この種のリードと電極膜との接合には、従来より、ハンダ付けが多用されてきた。しかしながら、ハンダの融点が低いために抵抗器の使用温度が１５０℃以下に制限されるだけでなく、ハンダ接合部の厚みが数１０μｍとなることにより薄型化や熱応答性の向上を困難にしている。また、ハンダ付けの代わりに導電性ペースト等の接合材を用いる場合でも、それだけでは引張強度が不足するため、ガラス封止等の技術で補強を行う必要があり、やはり小型薄型化や熱応答性の向上が難しいのが現状である（例えば特許文献１を参照）。【０００６】
今日の抵抗器に要求される性能および信頼性は、その利用・用途先の仕様に対応して厳しさを増している。特に、性能面の改善すべき点として熱応答性の更なる向上が求められており、これは極薄の絶縁性基板に極薄の接合層を設けることで熱容量の低減化、つまり小型薄型化の要請にほかならない。また、用途先の使用環境の制約、たとえば抵抗器を組み込む各種機器又は部材の寸法或いは動作上の制約から、抵抗器の更なる小型薄型化と引張強度（取付強度）の向上を求められるケースが増えている。こうした事情から、最近は、耐熱性の向上を目的として抵抗器におけるリード接合に対して、レーザ溶接技術の適用が積極的に検討されている（例えば特許文献２及び３を参照）。但しこれらの技術は、接合電極部に数１０μｍ〜１００μｍのメッキ層或いはバンプ層が必要であり、強度不足のためガラス封止等の技術で補強を行う必要があり、やはり小型薄型化や熱応答性の向上が難しいのが現状である。
基板内蔵実装の場合は、特許文献４のように、ビアホール形成にレーザ技術を利用したものは知られているが、ビアホールを介在した電子部品への配線は複雑な工程を要するメッキ技術が用いられている。このようなレーザ技術で形成されたビアホールにメッキ配線を形成する技術としては、特許文献４のような抵抗器の他、特許文献５のコンデンサや特許文献６のインダクタへの応用例が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−０７４７５２号公報
【特許文献２】特開２００８−２４１５６６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９７１６３号公報
【特許文献４】特許第５６６３８０４号公報
【特許文献５】特開２０１５−５３３５０号公報
【特許文献６】国際公開２０１６／０３５８１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、絶縁基板上に形成される主に感温性能を持つ溶接用電子部品において電極膜とリードとの接合に溶接技術を用いたとしても、上述の従来技術によっては、従前からの課題（熱応答性・小型薄型化、引張強度及び耐熱性）を十分に解決できないのが実情である。
一方、基板内実装においては、上述のようにビアホール形成にはレーザ技術が用いているが、ビアホールを介在した電子部品への配線工程については依然として複雑な工程が必要である。また、基板内実装においては、ビアホールを介在した電子部品への配線が複雑な工程を要するメッキで形成されており、このようなメッキ配線は実装厚みが大きくなってしまい、高密度実装ができない問題もある。【０００９】
従来の感温性能を持つ電子部品主に抵抗器は、リードが終端する場所からの熱的な影響を避ける理由から、熱伝導率の低いジュメット、ＳＵＳ、４２アロイ、コバール等の鉄系金属からなる電線または導体板をリードに用いて温度センサにしている（例えば特許文献２及び３を参照）。ところが、鉄系の金属は融点が高く、例えばジュメット、ＳＵＳ及びコバールの融点は１４２０℃〜１４５０℃である。このような高融点金属のリードにレーザ溶接用のレーザ光を照射すると、リード及びその周囲がリード融点以上の高温に熱せられて、局部的には２０００℃を超えることもあり、それによって絶縁基板（例えばアルミナ基板）が溶けてダメージを受けやすい。絶縁基板のダメージが大きいときは、当該温度センサそのものが不良品になる。或いは、絶縁基板のダメージが少なくて不良品とならない場合であっても、そのダメージ部分が破壊点となって引張強度が大きく低下する可能性がある。【００１０】
このことから、上記従来の抵抗器では、リードと溶接接合する電極膜表層部（金バンプ、Ｎｉめっき層等）の厚みを３０μｍ〜１００μｍ程度に大きくして、溶接の溶け込み部を絶縁基板から上方に離して絶縁基板への熱的な影響を緩和するようにしているが、それでも、接合部の厚みが増すばかりで、絶縁基板のダメージを確実に防止することができない。このため、温度センサとして実用的な強度を確保するためにリード接合にレーザ溶接を適用しながらも、リード接合部を覆う厚膜のガラス補強材が用いられている。また、これらの接合部の構造の厚みがあるために熱応答性が悪くなる問題点もある。【００１１】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、薄型化しながらも絶縁性基板に熱的なダメージを与えないことで引張強度及び耐熱性の向上を効率的に実現することができ、基板内実装した際に組立工程が簡素化され、信頼性が高く高密度実装が可能な溶接用電子部品、溶接用電子部品を実装した実装基板、及び更に優れた熱応答性を有する温度センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の溶接用電子部品は、
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に形成された機能部と、
前記機能部上に形成された保護部と、
前記機能部に電気的に接続された少なくとも一対の接合電極部と、
を備え、
前記接合電極部は、少なくとも
前記絶縁性基板上に形成され、高融点金属を主成分とする活性層と、
前記活性層上に形成された高融点金属を主成分とするバリア層と、
前記バリア層上に形成された低融点金属を主成分とする接合層と、
から構成されることを特徴とする溶接用電子部品である。【００１３】
請求項２に記載の溶接用電子部品は、前記機能部は、抵抗、コンデンサ及びインダクタの少なくとも１つの機能を有することを特徴とする。
請求項３に記載の溶接用電子部品は、前記絶縁性基板上に、前記機能部と前記接合電極部との間に介在するように形成された電極膜を更に備えることを特徴とする。
請求項４に記載の溶接用電子部品は、前記電極膜は、膜状に形成された前記機能部の膜上、膜下又は膜中に形成されることを特徴とする。
請求項５に記載の溶接用電子部品は、前記接合電極部の厚さは１μｍ以下であることを特徴とする。
請求項６に記載の溶接用電子部品は、前記絶縁性基板の曲げ強度が６９０ＭＰａ以上で且つ厚さは１００μｍ以下であることを特徴とする。
請求項７に記載の溶接用電子部品は、前記高融点金属の融点は１３００℃以上であり、前記低融点金属の融点は１３００℃より低いことを特徴とする。
請求項８に記載の溶接用電子部品は、前記高融点金属層の融点は１４００℃以上であることを特徴とする。
請求項９に記載の溶接用電子部品は、前記活性層は、チタン、クロム、ジルコニウム、タングステン、モリブデン、マンガン、コバルト、ニッケル、タンタルの中の少なくとも一つを主成分として含むことを特徴とする。
請求項１０に記載の溶接用電子部品は、前記バリア層は、白金、バナジウム、ハフニウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、タングステン、モリブデン、ニッケル、タンタルの中の少なくとも一つを主成分として含むことを特徴とする。
請求項１１に記載の溶接用電子部品は、前記低融点金属は、金、銀、銅の少なくとも一つを主成分として含むことを特徴とする。
請求項１２に記載の実装基板は、前記溶接用電子部品が溶接により実装されていることを特徴とする。
請求項１３に記載の実装基板は、部品内蔵の多層基板であることを特徴とする。
請求項１４に記載の実装基板は、フレキシブル基板であることを特徴とする。【００１４】
請求項１５に記載の温度センサは、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の溶接用電子部品と、前記一対の接合電極部に接合されたリードと、を備え、前記機能部は温度に基づいて機能値が変化する感熱膜として構成されており、  前記リードは低融点金属を主成分とすることを特徴とする温度センサである。【００１５】
請求項１６に記載の温度センサは、前記リードの融接部と前記接合層の溶融部が溶融接合されていることを特徴とする。
請求項１７に記載の温度センサは、前記リードと前記接合層とが拡散接合されていることを特徴とする。
請求項１８に記載の温度センサは、前記リードが薄板状または箔状であることを特徴とする。
請求項１９に記載の温度センサは、前記リードは、銅を主成分として含むことを特徴とする。
請求項２０に記載の温度センサは、前記リードは、リン青銅、ベリリウム銅、黄銅、白銅、洋白、コンスタンタン、銅銀合金、銅鉄合金、銅金合金のいずれかを含むことを特徴とする。
請求項２１に記載の温度センサは、前記リードは、前記接合層の溶接部を介して前記接合層に接合されており、前記リードの被接合部が外部に対して露出することを特徴とする。
請求項２２に記載の温度センサは、前記リードは、絶縁被覆リード線であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る溶接用電子部品及び温度センサは、上記のような構成を有することにより、接合電極部を薄型化できることで熱応答性が向上し、絶縁性基板に熱的なダメージを与えないことで引張強度の向上を効率的に実現し信頼性が向上し、更にガラスの補強材を使用しないことで温度センサの厚みが薄くなり応答性を向上することができる。更に、接合部を溶接にすることで高い耐熱性を有することもできる。基板内実装した場合は、レーザ溶接で電気的接続が可能となり組立工程が簡素化され、信頼性が高く高密度実装が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の少なくとも一実施形態に係る溶接用電子部品の積層構造を示す断面図である。
【図２】図１の溶接用電子部品に対してリードが接続された温度センサの一例を示す斜視図である。
【図３】図１の溶接用電子部品に対してリードが接続された温度センサの一例を示す斜視図である。
【図４】図１の溶接用電子部品に対してリードが接続された温度センサの一例を示す斜視図である。
【図５】図２のリードに沿った断面図である。
【図６】図５の先端部の拡大図である。
【図７】レーザ光の照射範囲を模式的に示す平面図である。
【図８】リードを拡散接合した温度センサの断面を示す模式図である。
【図９】図８にて拡散接合箇所を拡大して示す断面図である。
【図１０】温度センサの製造過程における積層回路基板への溶接用電子部品の内装プロセスを工程毎に示す断面図である。
【図１１】比較例に係る内装プロセスを工程毎に示す断面図である。
【図１２】図１の溶接用電子部品がフレキシブル配線板に実装されてなる温度センサの断面図である。
【図１３】従来例１の構成を示す縦断面図である。
【図１４】従来例２の構成を示す縦断面図である。
【図１５】温度センサを構成する測温抵抗体の一構成例を示す縦断面図である。
【図１６】図１５における機能部及び電極膜のレイアウトを示す平面図である。
【図１７】抵抗器、コンデンサ及びインダクタを含む溶接用電子部品の実装例を示す斜視図である。
【図１８】図１７のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。以下の説明では本発明に係る溶接用電子部品の一例として、機能部１４として所定の抵抗値を有する抵抗膜を備える抵抗器である溶接用電子部品１０について述べるが、本発明の内容は共通する技術的思想の範囲において、コンデンサやインダクタ等を含む他の電子部品にも広く適用可能である。
【００１９】
図１は本発明の少なくとも一実施形態に係る溶接用電子部品１０の積層構造を示す断面図である。
溶接用電子部品１０は、極薄の絶縁性基板１２と、絶縁性基板１２上に形成された抵抗部である機能部１４と、機能部１４上に形成された保護部１５と、絶縁性基板１２上で機能部１４に電気的に接続された一対の電極膜１３と、一対の電極膜１３の各々に対して電気的に接続された一対の接合電極部１６と、を備える。
【００２０】
絶縁性基板１２は、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、サファイアなどの電気的絶縁性に優れたセラミックスで構成される。もっとも、絶縁性基板１２は結晶を含むセラミックスに限定されず、その表層部が上層側に形成される積層構造（少なくとも機能部１４、電極膜１３及び接合電極部１６）に対して必要十分な絶縁性を有すればよく、例えば表層に絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）を形成した半導体基板（たとえばシリコン基板）等であってもよい。本実施形態では、これらを含めて絶縁性基板としている。
【００２１】
絶縁性基板１２の形状及びサイズは、特に限定されないが、通常は板状の形体を有し、例えば、幅が０．２〜０．８ｍｍ、長さが０．４〜１．６ｍｍ程度であり、厚さが好ましくは１００μｍ以下の曲げ強度が６９０ＭＰａ以上である極薄の絶縁性基板である。絶縁性基板１２の体積は、溶接用電子部品１０の体積の多くを占め、溶接用電子部品１０の熱容量ひいては熱応答性（溶接用電子部品１０を温度センサ２００（図１５及び図１６を参照）として利用する場合）にも関係する。絶縁性基板１２の板厚が小さいほど、溶接用電子部品１０の熱容量が小さくなって、その熱応答性が良くなる。
【００２２】
機能部１４は、温度に応じてその特定の特性（一般に抵抗値）、すなわち、機能値が変化する膜状の感熱素子であり、典型的には、スパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ、イオンプレーティング、メッキ、等の薄膜技術を用いて成膜される。或いは、機能部１４は、絶縁性基板１２上に感熱素子材料のペーストを印刷等の厚膜技術を用いてこれを焼結したものでもよい。機能部１４の材質としては、感熱特性を示す任意の材料が使用可能である。たとえば、ＮＴＣサーミスタの場合は、マンガン (Ｍｎ) 、ニッケル (Ｎｉ) 、コバルト (Ｃｏ) などを成分とする金属酸化物が用いられる。また、例えば図１５及び図１６に示すように、測温抵抗体等の温度センサ２００の場合は、金属（例えば白金）が機能部１４の材料に用いられる。この場合、機能部１４と電極膜１３とが同一層で形成される場合もある。
【００２３】
また、機能部１４の膜形状や膜構造も任意に選定可能であり、単層または複層のいずれであってもよい。機能部１４の膜厚も、特に制限はなく、要求される感熱特性に応じた任意の厚さに設定することができる。一般的に、機能部１４は、酸化シリコン或いは窒化ケイ素等の保護部１５によって被覆保護される。また保護部１５は必要に応じて前記被覆保護膜の上に厚膜ガラス及び耐熱樹脂等を設ける構造であってもよい。
【００２４】
機能部１４は絶縁性基板１２の表層に直接接触して形成されてもよいが、機能部１４と絶縁性基板１２との間に、一層または複数の薄膜が介在する構成も可能である。例えば、機能部１４の成膜後これに熱処理を施す場合には、機能部１４を構成する成分が熱処理時に絶縁性基板１２側へ拡散するのを防止し、機能部１４の特性を安定に保つために、機能部１４の下地膜として、例えばシリコン酸化膜、窒化ケイ素等の熱伝導性の低い絶縁被覆が絶縁性基板１２上に形成されていてもよい。機能部１４は、保護部１５の内側で電気的に接続するための一対の電極膜１３に接触している。なお、機能値は、抵抗、コンデンサ及びインダクタ等の特性の値を意味している。
【００２５】
接合電極部１６は、通常は、絶縁性基板１２上で機能部１４を挟んで対向するように一対設けられる。一対の接合電極部１６の各々は、絶縁性基板１２上に形成された電極膜１３を介して機能部１４に対して電気的に接続されている。機能部１４は抵抗膜として形成されており、図１の例では、電極膜１３は抵抗膜の膜下に形成されている場合が示されているが、抵抗膜の膜上又は膜中に形成されてもよい。つまり、上記のように機能部１４が保護部１５で被覆される場合は、一つの形態として、電極膜１３が保護部１５の内部にも延びて機能部１４に直接接続される構成が採られる。別の形態として、保護部１５の中でのみ延在して機能部１４に接続している電極膜１３と、保護部１５の外で露出している接合電極部１６とが相互に繋がっている構成等が採られる。当然ながら機能部１４も多層構造である場合も含まれる。
【００２６】
電極膜１３、機能部１４及び接合電極部１６はこのような接続関係を有しており、互いに直接又は間接的に接続されている。この実施形態における電極膜１３は、接合電極部１６の形状及び延在範囲もまた、任意に設定又は選定可能である。図示の例では、接合電極部１６が絶縁性基板１２の主面上に機能部１４と並んで左右に一対設けられている。しかし、図示省略するが、接合電極部１６が絶縁性基板１２の側面又は裏面にまで延びていてもよい。
【００２７】
接合電極部１６は、多層膜であり、機能的に３つの層を有している。すなわち、接合電極部１６は、図１に示されるように、絶縁性基板１２上に形成され、高融点金属を主成分とし、接着性のある活性層２０と、活性層２０上にそれと一体の層又は独立の層として形成された高融点金属を主成分とするバリア層２２と、バリア層２２上に形成された低融点金属を主成分とする接合層２４と、を含んでいる。ここでいう高融点とは、低融点金属の融点よりも高いことを意味する。
【００２８】
活性層２０は、絶縁性基板１２の表面に被着して形成され、セラミック等の材料の絶縁性基板１２と接合電極部１６との間の接着強度を高め、後述のリード１８が接合電極部１６に接合された際に優れた引張強度を実現できる機能を有している。加えて、活性層２０は、その融点が高いという条件を満たし、具体的には１３００℃以上、好ましくは１４００℃以上の融点を有している。この様な材料は接合電極部１６に対してリード１８を接合する溶接工程時に溶融しない特徴をあわせ持つことができる。活性層２０の上記機能及び上記条件を満たす材料は、チタン、クロム、ジルコニウム、タングステン、モリブデン、マンガン、コバルト、ニッケル、タンタルのいずれか、あるいはそれらの合金または酸化物である。例えばチタンは、その融点が１６８８℃であるから、その純金属を使える。他方、例えばマンガンはその融点が１２４６℃であるから、特殊な形態では酸化物である酸化マンガン（融点１９４５℃）の形態で使うことができる。
特に従来は、後述する図１３及び図１４に示されるように、十分な引張強度を確保するためにリード１８との接合箇所に数１０μｍの厚さを有する銀ペースト３８Ａや金バンプ３８Ｂを配置し、更にガラス保護層４０を設ける必要があった。一方、本発明の溶接用電子部品１０では、接合電極部１６に活性層２０を設けることで、バンプ、銀ペースト及びガラス保護層のいずれも設けることなく、薄い構成で十分な引張強度を実現できるようになっている。
【００２９】
活性層２０の厚さは、特に制限はないが、接着機能を保持できる範囲で可及的に小さな膜厚にすることが可能であり、例えば金属のチタンの場合は０．０１μｍまで薄くすることができる。チタンのような活性金属は、活性が極めて高いために極薄の薄膜でも接着性のある機能膜として機能することができる。
【００３０】
高融点金属を主成分とするバリア層２２は、接合電極部１６へのリード１８の接合工程の際に融点に到達しないように工程を管理することで、工程中に溶融することなくバリア層として機能する。この機能を果たすうえで、高融点金属のバリア層２２は、その融点が少なくとも１３００℃以上、好ましくは１４００℃以上である条件を満たしている。この条件に適う好適な材料は、白金、バナジウム、ハフニウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、タングステン、モリブデン、ニッケル、タンタルのいずれか、またはそれらの合金である。因みに、白金の融点は１７６８℃、モリブデンの融点は２６２２℃である。
【００３１】
高融点金属のバリア層２２は、一般的には、活性層２０の上に重なる独立した層として形成されてよい。例えば、チタンからなる活性層２０の上に、白金からなる高融点金属のバリア層２２が形成されるとよい。もっとも、高融点金属のバリア層２２は、活性層２０と同一材質又は一体の層として形成されてもよい。
【００３２】
例えばモリブデンからなる活性層２０の上に、同じくモリブデンからなる高融点金属のバリア層２２が一体又は別々に成膜される構成も可能である。この場合、活性層２０と高融点金属のバリア層２２とは、同一のプロセスで形成される。
【００３３】
高融点金属のバリア層２２の厚さも、特に制限はないが、この実施形態では、０．１〜０．４μｍとしている。これは、膜厚が０．１μｍよりも薄くなってしまうと、合金化によって融点が下がり、溶接工程時に溶融してしまう可能性があるためである。例えば白金を材質とする場合は高価な材料であるため、極力薄くすることが望ましく、最適な厚みは例えば０．１５μｍとすることができる。
【００３４】
接合層２４は、高融点金属のバリア層２２の上に重なる独立の層として成膜されている。接合層２４は、接合電極部１６に対するリード１８の溶接工程において、溶融することによりリード１８との接合構造を形成する（このとき、高融点金属はバリア層２２の合金化部分以外は全く溶融しない）。溶接工程では、リード１８を介して外部から熱又はエネルギー（例えばレーザ溶接、スポット溶接、パルスヒート等のエネルギー）が供給されると、接合層２４が速やかに溶融する。このように接合層２４は、リード１８と融接、ロウ接及び圧接により溶融接合又は拡散接合により溶接する機能を有している。この機能を奏するうえで、低融点金属の接合層２４は、その融点が１３００℃より低いことを条件としている。この条件を満たす好適な低融点金属の材料は、金（融点１０６４℃）、銀（融点９６１℃）及び銅（融点１０８５℃）の少なくとも一つを主成分として含む純金属又は合金である。
【００３５】
接合層２４の厚さも、特に制限はないが、この実施形態では、可能な限り膜厚を薄くすることが可能であり、例えば金を材質とする場合は０．１〜０．４μｍまで薄くすることができる。
以上の３つの層のそれぞれの膜厚が活性層２０が０．０１μｍ、バリア層０．１５μｍ及び接合層０．２μｍとすると接合電極部の総厚みは０．３６μｍと極めて薄くすることができる。このように容易に１μｍ以下の膜厚で構成できる。
【００３６】
続いて上記構成を有する溶接用電子部品１０の接合電極部１６（接合層２４）に対して、リード１８が溶接により接合された形態について説明する。図２乃至図４は図１の溶接用電子部品１０に対してリード１８が接続された温度センサ２００を示す斜視図である。
【００３７】
接合電極部１６の接合層２４には、接合加工を受けることによりリード１８が接合される。ここで接合電極部１６に対してリード１８が受ける接合加工には、融接、圧接及びロウ接を含む各種溶接が広く採用可能である。このような溶接には、例えば接触接合である抵抗溶接、超音波溶接、摩擦溶接等や、非接触接合であるレーザ溶接、電子ビーム溶接等が広く含まれる。
【００３８】
リード１８は、接合電極部１６に対して、接合層２４の溶接部２４ａ（図６参照）を介して溶融接合又は拡散接合により溶接される。リード１８は、リード１８の溶接工程において、高融点金属のバリア層２２を全く又は殆ど溶かさずに、外から供給される熱又はエネルギー（例えばレーザ光のエネルギー）を吸収して接合層２４を加熱して、接合層２４と共に溶融し、或いは接合層２４のみを溶融又は拡散して溶接する機能を有している。この条件を満たすうえで好適な材料は、低融点金属の金、銀及び銅を主成分として有する金属又は合金であり、特に適した合金はリン青銅、ベリリウム銅、黄銅、白銅、洋白、コンスタンタン、銅銀合金、銅鉄合金、銅金合金である。因みに、リン青銅は、融点が１０００℃であり、コンスタンタンは、融点が１２２５℃〜１３００℃である。
【００３９】
リード１８の形態は、引出線又は配線パターンを含み、丸線或いは板状又は箔状を好適に使用できる。リード１８の太さ又は板厚は、特に制限されないが、必要な引張強度が保てれば、丸線であれば極力細い線、板状であれば極力薄い板又は箔が適している。また、丸線の場合、先端部に圧力を印加して扁平に潰した部分を溶接に使用してもよい。図２乃至図４の例では、一対の接合電極部１６には一対のリード１８がそれぞれ接続されることにより、温度センサ２００が形成されている。一対のリード１８は、温度センサ２００のうち溶接用電子部品１０の長手方向（機能部１４及び接合電極部１６の配列方向）と直交する方向（図２、図３）又は平行な方向（図４）に延びて、対応する一対の接合電極部１６にそれぞれ接合加工を受けている。
【００４０】
図２では、リード１８の先端部（被接合部）１８ａが丸線の状態で接合加工を受けている。図３では、リード１８の先端部（被接合部）１８ａが薄板状に圧潰成形された状態で接合加工を受けている。図４では、リード１８が薄板状又は箔状のものである。この場合は、一対のリード１８が温度センサ２００のうち溶接用電子部品１０の長手方向で互いに突き合せるようにして対応する接合電極部１６にそれぞれ接合される。また、リード１８の先端部（被接合部）１８ａがガラス保護層等に覆われることなく、外部に対して露出している状態となる。
【００４１】
これら実施形態において、リード１８の溶接にレーザ光を用いる場合は、リード１８と接合電極部１６との接合状態に２種類の形態が得られる。第１の溶接の形態は、図２に示すように、リード１８の先端部１８ａが溶融して面方向で縮まって高さ方向に延びる（隆起する）変形を起こして、接合層２４も溶融して融接により溶融接合される場合である。ここで図５は図２のリード１８に沿った断面図であり、図６は図５の先端部１８ａの拡大図である。先端部１８ａには上方からレーザが照射されることにより、図５に示されるように、先端部１８ａの近傍におけるリード１８の絶縁被膜は除去され、露出した先端部１８ａが溶融して接合電極部１６に接合されている。図５及び図６に示されるように、先端部１８ａが接合電極部１６に接合される際には、接合電極部１６のうちレーザ照射が行われる領域における接合層２４が部分的に溶融し、同様にレーザ照射によって溶融した先端部１８ａと融接される。このとき接合層２４には、レーザ照射によるエネルギーが照射領域よりわずかに周辺まで伝達するため、レーザ照射範囲より若干広い領域に亘って溶融している。そして溶融した接合層２４は溶融した先端部１８ａと一体的になり、上方に盛り上がる先端形状（図５及び図６の網掛部を参照）が形成される。このような盛り上がり形状は数１０μｍオーダーに及ぶため一般的に薄型化の妨げとなるが、接合電極部１６は上述のように従来の電極膜に比べて薄く形成されているため、このような盛り上がり形状による薄型化の妨げを緩和することができる。
【００４２】
尚、図６では、接合層２４の溶接部２４ａがバリア層２２に達している例を示しているが、接合層２４の厚さ方向の途中で止まっていても問題ない。溶接部２４ａがバリア層２２に達しても問題がないのは、上記のように、高融点金属のバリア層２２が融点に到達しないので溶融することなくバリア層として機能するからである。
尚、図２のように丸線であるリード１８に対して上方からレーザ光を照射する場合、図７に示されるように、レーザ光のビームスポットＬＢがリード１８の先端部（被接合部）に照射され、リード１８と接合層２４とが溶融接合している。
【００４３】
第２の溶接の形態では、図８及び図９に示すように、絶縁被膜２８から露出したリード１８の先端部（被接合部）１８ａが拡散接合によって接合電極部１６に接合されている。この形態では、リード１８が殆ど変形せずに、熱、及び圧力等のエネルギーによる拡散現象により、リード１８が接合層２４に拡散接合している。図９には、このような形態において、接合電極部１６上に設置されたリード１８に対してレーザ光が範囲ＬＢに照射される様子が示されている。このようなレーザ光によって供給されるエネルギーにより、リード１８と下層側にある接合層２４とが拡散接合している。
第２の形態では、図８及び図９に示されるように表層側にあるリード１８が殆ど変形することなく、内層側にある接合層２４のみが変形する。そのため、図５及び図６のように表層側が溶接によって盛り上がり形状を有することにより、薄型化の妨げとなることがない。すなわち、薄型化に有利である。
【００４４】
この第２の形態では、リード１８は溶融しないで、接合層２４のみが溶融するロウ接によって接合がなされていてもよい。図８及び図９では、接合層２４の溶接部２４ａが高融点金属のバリア層２２に達している例を示しているが、バリア層２２に達しないで途中で止まっていても接合強度上は問題ない。但し、後述する実施例では、接合層２４が極めて薄いので、レーザ光のビームスポットの直下では完全に溶融してリード１８と接合している。
【００４５】
また溶接用電子部品１０は、図１０に示されるように多層基板である積層回路基板に内装されることにより温度センサ２００として構成されてもよい。図１０は積層回路基板への溶接用電子部品１０の内装プロセスを工程毎に示す断面図である。
内装プロセスでは、まず図１０（ａ）に示されるように、絶縁性のプリプレグと呼ばれるシート１０２に接着剤（不図示）により溶接用電子部品１０が固定される。次に図１０（ｂ）に示されるように、溶接用電子部品１０が収容可能な貫通孔が予め形成された絶縁性のシート１０４を、シート１０２に重ねる。そして、シート１０４上に、所定の配線パターンを有するリード１８を配置し、その上方に更にシート１０６を重ねる。
このようにして得られた積層体は、熱プレス法等によってプレスすることにより、積層構造を互いに密着させてもよい。
【００４６】
続いて図１０（ｃ）に示されるように、上方側（シート１０６側）から内装された溶接用電子部品１０の接合電極部１６に対応する領域に対してレーザ光を照射する。するとレーザ光のエネルギーによってシート１０６の照射領域が除去されるとともに、下層側にあるリード１８と接合電極部１６が溶接される（接合電極部１６は接合層２４のみが溶融し、活性層２０及びバリア層２２は溶融しない）。このようにして、上記構成を有する温度センサ２００は、図１０（ａ）〜（ｃ）に大別される３工程からなるプロセスを経て完成する。
【００４７】
このように溶接を用いた溶接用電子部品１０の積層回路基板への内装プロセスは、従来の内装プロセスに比べて簡易である。ここで上記特許文献４に開示された印刷処理を用いた内装プロセスを比較例として説明する。図１１は比較例に係る内装プロセスを工程毎に示す断面図である。
【００４８】
この比較例では、絶縁性基板１２上にて機能部１４の両側に単層電極部４０を有する電子部品４２を、積層回路基板に内装するプロセスが示されている。まず図１１（ａ）に示されるように、絶縁性のシート２０２に接着剤２０３により電子部品４２を固定する。次に図１１（ｂ）に示されるように、電子部品４２が収まる貫通孔が形成されたシート２０４をシート２０２に重ね、さらに透明なシート２０６を重ね、積層体を得る。図１１（ｃ）に示されるように、図１１（ｂ）で構成した積層体を熱プレスした後、その上下を逆転する。続いて電子部品４２の単層電極部４０に対応する位置にレーザ光を照射し、シート２０２の部分的な昇華を行う。
【００４９】
このようにして図１１（ｄ）に示されるように、ビアホール２０８が形成される。ビアホール２０８内には単層電極部４０が露出している。そして図１１（ｅ）に示されるように、ビアホール２０８内に導電材料を充填してビア２１０を形成し、シート２０２の表面にビア２１０と接続する配線パターンを印刷形成する。このように比較例の内装プロセスは図１１（ａ）〜（ｅ）に大別される５工程を有し、上述した図１０（ａ）〜（ｃ）の３工程からなる本発明の内装プロセスに対して非常に複雑である。以上説明したように、溶接用電子部品１０は積層回路基板に対して実装する際に組立工程を簡素化することが可能であり、信頼性が高く高密度実装が可能となる。
【００５０】
尚、溶接用電子部品１０の実装対象は、例えば図１２に示されるようなフレキシブル配線板（ＦＰＣ）３０であってもよい。図１２では、所定の配線パターンを有するリード１８とポリイミドからなる絶縁層２９とを有するフレキシブル配線板３０が示されている。フレキシブル配線板３０はリード１８が溶接用電子部品１０の接合層２４に接触するように配置された状態で、上方からレーザ光が照射される。絶縁層２９のうちレーザ光が照射された領域３２aは昇華により部分的に除去され、下層側にてリード１８と接合層２４とが第２の接合形態にて接合されている。この場合、リード１８の先端部（被接合部）１８ａが外部に対して露出する状態となる。
【００５１】
［実施例］
続いて上記構成を有する溶接用電子部品に対してリード１８が接続されてなる温度センサ２００を実験的に検証した結果について、具体的な実施例に基づいて説明する。表１は、本検証に用いた試験対象の仕様及び測定結果である。以下の表１に示すように、本検証では、試験対象として本発明１−６、比較例、及び従来例１−３に係る試験対象を用意した。
【表１】
2018066473.tif 000003
【００５２】
これらの試験対象では、絶縁性基板１２として幅５００μｍ、長さ１０００μｍ、厚さ１００〜１５０μｍのセラミックであるアルミナを用いた。また機能部１４の材質は、ＮＴＣサーミスタ用の複合金属酸化物とした。電極膜１３の材質は白金とした。接合電極部１６は、活性層２０を厚さ０．０１μｍのチタンとし、高融点金属のバリア層２２を厚さ０．１５μｍの白金とし、接合層２４を厚さ０．２μｍの金とした。
【００５３】
リード１８として、本発明１は厚さ１００μｍのりん青銅薄板、本発明２は厚さ８０μｍのりん青銅箔、本発明３は厚さ５０μｍのりん青銅箔、本発明４は厚さ８０μｍのコンスタンタン箔、本発明５は厚さ５０μｍのコンスタンタン箔が用いられている。また本発明６は図１２に示される構造を有しており、リード１８として厚さ１８μｍの銅の配線パターンと、絶縁層２９として厚さ２５μｍのポリイミド（ＰI）からなるＦＰＣが用いられている。また、リード１８を除くすべての条件を上記本発明１−６と同じにし、リード１８に厚さ１００μｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）からなる薄板状リードを用いたものを比較例とした。
【００５４】
従来例１は図１３に示される構造を有し、特に、厚さ０．０１μｍのチタン層と厚さ０．１５μｍの白金層とからなる接合電極部１６Ａが用いられ、この接合電極部１６Ａとリード１８との間に導電性接着材として厚さ２０μｍの銀ペースト３８Ａが介在し、リード１８の材質としてコバール（８０μｍ）が採用されている。また従来例２は図１４に示される構造を有し、特に、厚さ０．１５μｍの白金層と厚さ４０μｍの金バンプ３８Ｂからなる接合電極部１６Ｂが用いられ、リード１８の材質として、従来例１と同様に、コバール（８０μｍ）が採用されている。これら従来例１及び２では、リード１８として引張強度が得られにくいため、強化用として、接合部の上部全域に亘って補強用のガラス保護層４０を備えている。また従来例３は特開２００８−２４１５６６に開示された構造を有しており、リード１８として径が１００μｍのジュメット線が用いられている。
【００５５】
まず、これら試験対象に対する引張強度の検証結果について説明する。尚、引張強度試験は、ＪＩＳ  Ｃ００５１の「端子強度試験方法」の試験に準拠して行った。
その結果、表１に示されるように、本発明１−６では、実用上の許容基準値又は下限値とされる２００ｇより大きな引張強度が得られた。本発明１−６のなかで引張強度を比較すると、リード１８に用いられている材質の融点が高くなるにしたがって、引張強度が低下する傾向がみられるが、これらのうち最も融点が高い本発明４及び５においても、それぞれ２４０ｇ及び３００ｇの引張強度が確保できていることが確認できた。
【００５６】
これらの結果をまとめると、融点が１２２０℃〜１３００℃のコンスタンタンの場合は２００ｇの以上の強度が確保できるのに対し、融点が１４２０℃のＳＵＳ３０４の場合は、その強度が４０ｇと極めて小さくなることがわかる。このことから低融点の金属は１３００℃以下であることが必要である。
尚、融点が１３００℃以下のコンスタンタンであっても板厚が５０μｍより薄くなると２００ｇの強度を確保できないことがデータから予想される。この場合はフレキシブル基板を用いることで問題を解決できる。
【００５７】
また本発明６では、フレキシブル基板を用いている厚さ１８μｍの極薄の銅箔層であるが、厚さ２５μｍのポリイミド（ＰI）層を備えることによって、２２０ｇの引張強度が得られることが確認できた。
【００５８】
一方、従来例１及び２では、一応２００ｇの引張強度は達成できているものの、これは、図１３及び図１４に示されるように、接合部の上部全域乃至基板の上部全域を覆う補強用のガラス保護層４０によるものである。このようなガラス保護層４０は、温度センサの総厚みが非常に大きくなってしまい（ガラス保護層４０は絶縁性基板１２の約２倍程度にもなる）、熱容量が増加し、熱応答性が低下する。事実、従来例１及び２においてガラス保護層４０が存在しない場合には、２００ｇの引張強度の達成は困難である（コバール、ステンレスでの比較例のものの引張強度は２０ｇ〜４０ｇであり、ガラス保護層４０による補強がないと実用化が困難である）。また従来例３においては、引張強度が１００ｇであり、十分な結果が得られていない。
【００５９】
このように引張強度試験においては、本発明１−６では、従来例のような補強用のガラス保護層４０を形成することなく、許容基準値（２００ｇ）を優に超える引張強度を達成できることが検証された。
【００６０】
このようにリード１８が接合された温度センサ２００では、リード１８に要求される引張強度は、一般的に約２００ｇ以上とされている。リード１８が銅銀合金線である場合、線径が５０μｍの引張強度は３００ｇあるため、十分使用可能である。一方、コンスタンタンの箔の場合、板厚が５０μｍの引張強度は４００ｇ以上あり十分な強度がある。このように細い線や薄い箔をリード１８に用いることにより、温度センサ２００の熱応答性が極めて早くなる効果が得られる。
【００６１】
上記試験対象に対して熱応答性を検証した結果について説明する。以下の表２は、上述の従来例１及び２、並びに、本発明２及び６について温度センサ２００の総厚み及び熱時定数（熱応答性）を測定した結果を示している。ここで、また熱時定数は、熱応答性の指標であり、試験対象に電力を負荷し、熱平衡状態からゼロ負荷状態に急変させた時に、試験対象の温度が６３．２％変化するのに要した時間として定義される。
【表２】
2018066473.tif 000004
【００６２】
従来例１では、温度センサ２００の総厚みは０．４５ｍｍであり、熱時定数は０．７秒であった。従来例２では、温度センサ２００の総厚みは０．４５ｍｍであり、熱時定数は０．７秒であった。一方、本発明２では、温度センサ２００の総厚みは０．２６ｍｍであり、熱時定数は０．３秒であった。この結果は、本発明２では従来例１及び２のような補強用のガラス保護層４０を備える必要がないため、総厚みが著しく小さくなっていることに大きく関係している。そのため、温度センサ２００の熱容量を小さくすることができ、その結果、良好な熱応答性が得られている。
【００６３】
また本発明６では温度センサ２００の総厚みは０．１９ｍｍであり、熱時定数は０．２秒であった。この結果は、本発明６ではリード１８としてＦＰＣ基板を用いることで、強度を確保しながら更に総厚みを小さくすることができることを示している。そのため、温度センサ２００の熱容量を小さく形成することができ、その結果、より良好な熱応答性が得られている。
【００６４】
尚、上述の溶接用電子部品１０は、電極膜１３及び機能部１４を別体として構成した場合を例示したが、例えば図１５及び図１６に示される溶接用電子部品１０のように、電極膜１３及び機能部１４が一体として構成されてもよい。このような構成を有する溶接用電子部品１０は温度センサ２００に適しており、電極膜１３及び機能部１４が白金等の金属材料からなる。
【００６５】
尚、上記実施形態では本発明に係る溶接用電子部品１０として、機能部１４として所定の抵抗値を有する抵抗部を備える溶接用電子部品１０（１０Ｒ）の基板実装を例示したが、同様の思想に基づく溶接用電子部品１０として、コンデンサ１０Ｃやインダクタ１０Ｌのような受動素子も構成することもできる。この場合、図１７及び図１８に示されるように、抵抗部を備える溶接用電子部品１０Ｒ、コンデンサ１０Ｃ、インダクタ１０Ｌは、それぞれ抵抗部、容量部及びインダクタンスとして機能する機能部１４Ｒ、１４Ｃ、１４Ｌを有しており、それらを挟み込むように接合電極部１６が設けられている。このような溶接用電子部品は、図１７及び図１８に示されるように、実装基板９０上に所定レイアウトで溶接されて実装されることで、高い実装密度を有する回路基板を構築することができる。
【００６６】
続いて、上述した実施形態における溶接用電子部品１０及び温度センサ２００の特徴的な構成及び作用効果は次の通りである。
【００６７】
請求項１に記載の溶接用電子部品は、上記のような構成を有することにより、接合電極部を薄型化できる、絶縁性基板に熱的なダメージを与えないことで引張強度の向上を効率的に実現し信頼性が向上する。さらに基板内蔵した場合は、複雑な配線工程を簡素化でき溶接工程のみでプリント基板の配線と電気的接合が可能となる。
【００６８】
更に、接合電極部の接合部を溶接にすることで高い耐熱性を有することもできることを効果がある。プリント基板の配線では半田等を使用しないので耐熱温度を２００℃以上に設定することも可能となる。
【００６９】
請求項２に記載の溶接用電子部品は、機能部として抵抗、コンデンサ及びインダクタの少なくとも１つの機能を有することにより、これらの受動素子を実現できる。そして、これらの溶接用電子部品を組み合わせることにより、各種電気回路を基板上に高密度なレイアウトで構築することができる。
【００７０】
請求項３に記載の溶接用電子部品は、前記機能部と前記接合電極部との間に介在するように形成された電極膜（導電部）を更に備えることで、接合電極部を形成または加工する工程を接合電極部回りの工程（たとえば熱処理工程）から独立させることが可能であり、接合電極部における製作・加工の自由度及び特性・機能の安定性を向上させることができる。
【００７１】
請求項４に記載の溶接用電子部品では、電極膜は、膜状に形成された機能部の膜上、膜下又は膜中に形成される。これにより、様々なレイアウトで上記構成を効率的に構築できる。
【００７２】
請求項５に記載の溶接用電子部品は接合電極部の総厚は１μｍ以下であることで接合部の厚みを薄くすることが出来る。このことで高密度実装が可能になる。
【００７３】
請求項６に記載の溶接用電子部品は絶縁性基板の基板曲げ強度を６９０ＭＰａ以上のものを使用することで厚さは１００μｍ以下の薄い絶縁性基板を使用できる。このことで高密度実装が可能になる。６９０ＭＰａ以下の１００μｍ以下の薄い絶縁性基板を使用すると製造工程及び使用中に絶縁性基板が割れる問題がある。
【００７４】
請求項７に記載の溶接用電子部品は前記高融点金属の融点は１３００℃以上であり、前記低融点金属の融点は１３００℃より低いことにより溶接工程時の絶縁性基板へのダメージを低減できる。
【００７５】
請求項８に記載の溶接用電子部品は前記高融点金属層の融点は１４００℃以上であることにより、さらに溶接工程時の絶縁性基板へのダメージを低減できる。
【００７６】
請求項９に記載の溶接用電子部品は、前記活性金属層の材料として、チタン、クロム、ジルコニウム、タングステン、モニブデン、マンガン、コバルト、ニッケル、タンタルの中の少なくとも一つを成分として含む材料を使用することでセラミック基板との強固な接合を維持することができる。
【００７７】
請求項１０に記載の溶接用電子部品は、前記バリア層の材料として高融点材料である、白金、バナジウム、ハフニウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、タングステン、モリブデン、タンタルの中の少なくとも一つを成分として含む材料を使用することでバリア層が溶接工程時に溶融することを防止する。
【００７８】
請求項１１に記載の溶接用電子部品は、前記低融点金属の接合層の材料として、金、銀、銅の少なくとも一つを主成分として含む材料にすることで容易に溶融接合及び拡散接合により溶接接が実現できる。
【００７９】
請求項１２に記載の実装基板は、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の溶接用電子部品が実装基板に溶接されていることで、半田等の接合材料が不要になるとともに、耐熱温度向上が可能となる。
【００８０】
請求項１３に記載の実装基板が部品内蔵の多層基板であることで溶接工程のみで電気的接続が可能となり、高い信頼性と高密度実装を実現できる。
【００８１】
請求項１４に記載の実装基板がフレキシブル基板であることで、非常に薄い実装基板を実現することが可能となる。
【００８２】
請求項１５に記載の温度センサは、上述の溶接用電子部品の一対の接合電極部にリードを接合して構成される。このような温度センサでは、機能部における抵抗値が温度に基づいて変化する特性を利用して、機能部が感熱膜として機能する。リードは低融点金属を主成分とすることで溶接部の薄型化によって熱応答性が向上し、絶縁性基板に熱的なダメージを与えないことで引張強度の向上を効率的に実現し信頼性が向上し、さらにガラスの補強材を使用しないことで温度センサの厚みが薄くなり応答性向上することができる特徴がある。
【００８３】
請求項１６に記載の温度センサは前記溶接が溶融接合であることにより強固な接合強度を得ることができる。
【００８４】
請求項１７に記載の温度センサは前記溶接が拡散接合であることにより接合部が隆起しないことで接合部を薄くできる効果がある。このことで応答性能が向上する。
【００８５】
請求項１８に記載の温度センサはリードが薄板状または箔状であることで接合部の厚みを薄くすることが出来るこのことで応答性能が向上する。
【００８６】
請求項１９に記載の温度センサは、リードが銅を主成分として含むこととで、絶縁性基板に熱的なダメージを与えずに接合電極部との接合部を形成することができる。
【００８７】
請求項２０に記載の温度センサは、リードの材質として、リン青銅、ベリリウム銅、黄銅、白銅、洋白、コンスタンタン、銅銀合金、銅鉄合金、銅金合金のいずれかである材料を使用することで、効率的に熱を拡散して絶縁性基板へのダメージを低減する効果を一層高めることができる。
【００８８】
請求項２１に記載の温度センサは、リードが溶接部を介して接合層に接合され、リードの被接合部が外部に対して露出することにより、ガラス等の補強材の無い薄型の構成とすることができる。
【００８９】
請求項２２に記載の温度センサは、リードが絶縁被覆リード線であることにより、一層の引張強度の向上を実現することができる。
【００９０】
上記実施形態では、融接、圧接又はロウ接の具体的な手法としてリード接合にレーザを用いた。しかし、レーザ以外の接合方法として、例えばパラレルギャップ方式の抵抗溶接法、高温発熱型のヒータチップまたはパルスヒート法も使用可能である。特に、ヒータチップを用いる方法は、図８の接合形態を得るのに適している。
【符号の説明】
【００９１】
１０  溶接用電子部品（２００  温度センサ）
１２  絶縁性基板
１３  電極膜
１４  機能部
１５  保護部
１６  接合電極部
１８  リード（引出線、配線パターン）
１８ａ  先端部（被接合部）
２０  活性層
２２  バリア層
２４  接合層
２４ａ  溶接部
４０  ガラス保護層
【図１】
2018066473.tif 000005
【図２】
2018066473.tif 000006
【図３】
2018066473.tif 000007
【図４】
2018066473.tif 000008
【図５】
2018066473.tif 000009
【図６】
2018066473.tif 000010
【図７】
2018066473.tif 000011
【図８】
2018066473.tif 000012
【図９】
2018066473.tif 000013
【図１０】
2018066473.tif 000014
【図１１】
2018066473.tif 000015
【図１２】
2018066473.tif 000016
【図１３】
2018066473.tif 000017
【図１４】
2018066473.tif 000018
【図１５】
2018066473.tif 000019
【図１６】
2018066473.tif 000020
【図１７】
2018066473.tif 000021
【図１８】
2018066473.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月18日(2018.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に形成された機能部と、
前記機能部上に形成された保護部と、
前記機能部に電気的に接続された少なくとも一対の接合電極部と、
前記絶縁性基板上に、前記機能部と前記接合電極部との間に介在するように形成された電極膜と、
を備え、
前記接合電極部は、少なくとも
前記絶縁性基板上に形成され、高融点金属を主成分とする活性層と、
前記活性層上に形成された高融点金属を主成分とするバリア層と、
前記バリア層上に形成された低融点金属を主成分とする接合層と、
から構成されるとともに、前記接合電極部には、低融点金属を主成分とするリードが接合されることを特徴とする溶接用電子部品。
【請求項２】
前記機能部は、抵抗、コンデンサ及びインダクタの少なくとも１つの機能を有することを特徴とする請求項１に記載の溶接用電子部品。
【請求項３】
前記電極膜は、膜状に形成された前記機能部の膜上、膜下又は膜中に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶接用電子部品。
【請求項４】
前記接合電極部の厚さは１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接用電子部品。
【請求項５】
前記絶縁性基板の曲げ強度が６９０ＭＰａ以上で且つ厚さは１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶接用電子部品。
【請求項６】
前記高融点金属の融点は１３００℃以上であり、前記低融点金属の融点は１３００℃より低いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の溶接用電子部品。
【請求項７】
前記高融点金属層の融点は１４００℃以上であることを特徴とする請求項６に記載の溶接用電子部品。
【請求項８】
前記活性層は、チタン、クロム、ジルコニウム、タングステン、モリブデン、マンガン、コバルト、ニッケル、タンタルの中の少なくとも一つを主成分として含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の溶接用電子部品。
【請求項９】
前記バリア層は、白金、バナジウム、ハフニウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、タングステン、モリブデン、ニッケル、タンタルの中の少なくとも一つを主成分として含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の溶接用電子部品。
【請求項１０】
前記低融点金属は、金、銀、銅の少なくとも一つを主成分として含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の溶接用電子部品。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の溶接用電子部品が溶接により実装されていることを特徴とする実装基板。
【請求項１２】
前記実装基板が部品内蔵の多層基板であることを特徴とする請求項１１に記載の実装基板。
【請求項１３】
前記実装基板がフレキシブル基板であることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の実装基板。
【請求項１４】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の溶接用電子部品と、
前記一対の接合電極部に接合されたリードと、
を備え、
前記機能部は温度に基づいて機能値が変化する感熱膜として構成されており、
前記リードは低融点金属を主成分とすることを特徴とする温度センサ。
【請求項１５】
前記リードの融接部と前記接合層の溶融部が溶融接合されていることを特徴とする請求項１４に記載の温度センサ。
【請求項１６】
前記リードと前記接合層とが拡散接合されていることを特徴とする請求項１４に記載の温度センサ。
【請求項１７】
前記リードが薄板状または箔状であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項１８】
前記リードは、銅を主成分として含むことを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項１９】
前記リードは、リン青銅、ベリリウム銅、黄銅、白銅、洋白、コンスタンタン、銅銀合金、銅鉄合金、銅金合金のいずれかを含むことを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項２０】
前記リードは、前記接合層の溶接部を介して前記接合層に接合されており、
前記リードの被接合部が外部に対して露出することを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項２１】
前記リードは、絶縁被覆リード線であることを特徴とする請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の温度センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項１に記載の溶接用電子部品は、
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に形成された機能部と、
前記機能部上に形成された保護部と、
前記機能部に電気的に接続された少なくとも一対の接合電極部と、
前記絶縁性基板上に、前記機能部と前記接合電極部との間に介在するように形成された電極膜と、
を備え、
前記接合電極部は、少なくとも
前記絶縁性基板上に形成され、高融点金属を主成分とする活性層と、
前記活性層上に形成された高融点金属を主成分とするバリア層と、
前記バリア層上に形成された低融点金属を主成分とする接合層と、
から構成されるとともに、前記接合電極部には、低融点金属を主成分とするリードが接合されることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項２に記載の溶接用電子部品は、前記機能部は、抵抗、コンデンサ及びインダクタの少なくとも１つの機能を有することを特徴とする。
請求項３に記載の溶接用電子部品は、前記電極膜は、膜状に形成された前記機能部の膜上、膜下又は膜中に形成されることを特徴とする。
請求項４に記載の溶接用電子部品は、前記接合電極部の厚さは１μｍ以下であることを特徴とする。
請求項５に記載の溶接用電子部品は、前記絶縁性基板の曲げ強度が６９０ＭＰａ以上で且つ厚さは１００μｍ以下であることを特徴とする。
請求項６に記載の溶接用電子部品は、前記高融点金属の融点は１３００℃以上であり、前記低融点金属の融点は１３００℃より低いことを特徴とする。
請求項７に記載の溶接用電子部品は、前記高融点金属層の融点は１４００℃以上であることを特徴とする。
請求項８に記載の溶接用電子部品は、前記活性層は、チタン、クロム、ジルコニウム、タングステン、モリブデン、マンガン、コバルト、ニッケル、タンタルの中の少なくとも一つを主成分として含むことを特徴とする。
請求項９に記載の溶接用電子部品は、前記バリア層は、白金、バナジウム、ハフニウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、タングステン、モリブデン、ニッケル、タンタルの中の少なくとも一つを主成分として含むことを特徴とする。
請求項１０に記載の溶接用電子部品は、前記低融点金属は、金、銀、銅の少なくとも一つを主成分として含むことを特徴とする。
請求項１１に記載の実装基板は、前記溶接用電子部品が溶接により実装されていることを特徴とする。
請求項１２に記載の実装基板は、部品内蔵の多層基板であることを特徴とする。
請求項１３に記載の実装基板は、フレキシブル基板であることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
請求項１４に記載の温度センサは、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の溶接用電子部品と、前記一対の接合電極部に接合されたリードと、を備え、前記機能部は温度に基づいて機能値が変化する感熱膜として構成されており、前記リードは低融点金属を主成分とすることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項１５に記載の温度センサは、前記リードの融接部と前記接合層の溶融部が溶融接合されていることを特徴とする。
請求項１６に記載の温度センサは、前記リードと前記接合層とが拡散接合されていることを特徴とする。
請求項１７に記載の温度センサは、前記リードが薄板状または箔状であることを特徴とする。
請求項１８に記載の温度センサは、前記リードは、銅を主成分として含むことを特徴とする。
請求項１９に記載の温度センサは、前記リードは、リン青銅、ベリリウム銅、黄銅、白銅、洋白、コンスタンタン、銅銀合金、銅鉄合金、銅金合金のいずれかを含むことを特徴とする。
請求項２０に記載の温度センサは、前記リードは、前記接合層の溶接部を介して前記接合層に接合されており、前記リードの被接合部が外部に対して露出することを特徴とする。
請求項２１に記載の温度センサは、前記リードは、絶縁被覆リード線であることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
更に、接合電極部の接合部を溶接にすることで高い耐熱性を有することもできることを効果がある。プリント基板の配線では半田等を使用しないので耐熱温度を２００℃以上に設定することも可能となる。
また、前記機能部と前記接合電極部との間に介在するように形成された電極膜（導電部）を更に備えることで、接合電極部を形成または加工する工程を接合電極部回りの工程（たとえば熱処理工程）から独立させることが可能であり、接合電極部における製作・加工の自由度及び特性・機能の安定性を向上させることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
請求項３に記載の溶接用電子部品では、電極膜は、膜状に形成された機能部の膜上、膜下又は膜中に形成される。これにより、様々なレイアウトで上記構成を効率的に構築できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
請求項４に記載の溶接用電子部品は接合電極部の総厚は１μｍ以下であることで接合部の厚みを薄くすることができる。このことで高密度実装が可能になる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
請求項５に記載の溶接用電子部品は絶縁性基板の基板曲げ強度を６９０ＭＰａ以上のものを使用することで厚さは１００μｍ以下の薄い絶縁性基板を使用できる。このことで高密度実装が可能になる。６９０ＭＰａ以下の１００μｍ以下の薄い絶縁性基板を使用すると製造工程及び使用中に絶縁性基板が割れる問題がある。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
請求項６に記載の溶接用電子部品は前記高融点金属の融点は１３００℃以上であり、前記低融点金属の融点は１３００℃より低いことにより溶接工程時の絶縁性基板へのダメージを低減できる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
請求項７に記載の溶接用電子部品は前記高融点金属層の融点は１４００℃以上であることにより、さらに溶接工程時の絶縁性基板へのダメージを低減できる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
請求項８に記載の溶接用電子部品は、前記活性金属層の材料として、チタン、クロム、ジルコニウム、タングステン、モニブデン、マンガン、コバルト、ニッケル、タンタルの中の少なくとも一つを成分として含む材料を使用することでセラミック基板との強固な接合を維持することができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
請求項９に記載の溶接用電子部品は、前記バリア層の材料として高融点材料である、白金、バナジウム、ハフニウム、ロジウム、ルテニウム、レニウム、タングステン、モリブデン、タンタルの中の少なくとも一つを成分として含む材料を使用することでバリア層が溶接工程時に溶融することを防止する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
請求項１０に記載の溶接用電子部品は、前記低融点金属の接合層の材料として、金、銀、銅の少なくとも一つを主成分として含む材料にすることで容易に溶融接合及び拡散接合により溶接接が実現できる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
請求項１１に記載の実装基板は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の溶接用電子部品が実装基板に溶接されていることで、半田等の接合材料が不要になるとともに、耐熱温度向上が可能となる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
請求項１２に記載の実装基板が部品内蔵の多層基板であることで溶接工程のみで電気的接続が可能となり、高い信頼性と高密度実装を実現できる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
請求項１３に記載の実装基板がフレキシブル基板であることで、非常に薄い実装基板を実現することが可能となる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
請求項１４に記載の温度センサは、上述の溶接用電子部品の一対の接合電極部にリードを接合して構成される。このような温度センサでは、機能部における抵抗値が温度に基づいて変化する特性を利用して、機能部が感熱膜として機能する。リードは低融点金属を主成分とすることで溶接部の薄型化によって熱応答性が向上し、絶縁性基板に熱的なダメージを与えないことで引張強度の向上を効率的に実現し信頼性が向上し、さらにガラスの補強材を使用しないことで温度センサの厚みが薄くなり応答性向上することができる特徴がある。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
請求項１５に記載の温度センサは前記溶接が溶融接合であることにより強固な接合強度を得ることができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
請求項１６に記載の温度センサは前記溶接が拡散接合であることにより接合部が隆起しないことで接合部を薄くできる効果がある。このことで応答性能が向上する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
請求項１７に記載の温度センサはリードが薄板状または箔状であることで接合部の厚みを薄くすることができる。このことで応答性能が向上する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
請求項１８に記載の温度センサは、リードが銅を主成分として含むこととで、絶縁性基板に熱的なダメージを与えずに接合電極部との接合部を形成することができる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
請求項１９に記載の温度センサは、リードの材質として、リン青銅、ベリリウム銅、黄銅、白銅、洋白、コンスタンタン、銅銀合金、銅鉄合金、銅金合金のいずれかである材料を使用することで、効率的に熱を拡散して絶縁性基板へのダメージを低減する効果を一層高めることができる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
請求項２０に記載の温度センサは、リードが溶接部を介して接合層に接合され、リードの被接合部が外部に対して露出することにより、ガラス等の補強材の無い薄型の構成とすることができる。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
請求項２１に記載の温度センサは、リードが絶縁被覆リード線であることにより、一層の引張強度の向上を実現することができる。
【国際調査報告】
2018066473.tif 000023
2018066473.tif 000024
2018066473.tif 000025
2018066473.tif 000026