JPH0545044B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子機器の軽量化、薄形化、小形化に
寄与する電子部品の一種であるチツプ抵抗器など
のチツプ部品の電極処理方法に関するものであ
る。

従来の技術 従来、この種のチツプ部品は、第２図に示すよ
うな構成であつた。第２図は例として角板形チツ
プ抵抗器の断面図を示しており、１はアルミナな
どの絶縁基板、２は抵抗体、３は銀系電極膜、４
はニツケル（Ni）膜、５は電気メツキ法で析出
されたはんだ（Sn−Pb系合金）〔またはスズ
（Sn）あるいは鉛（Pb）〕膜、６は上記抵抗体２
を保護するためのガラス被覆膜である。

このように従来のチツプ部品は、電極部の最外
層に低融点金属メツキ膜または低融点合金メツキ
膜（以下、これらを低融点金属メツキ膜と総称す
る）を有し、また下地層（ここではニツケル膜
５）として上記低融点金属メツキ膜よりも融点が
高く、しかも低融点金属メツキ膜と親和性のよい
材料からなる高融点金属膜または高融点合金膜
（以下、これらを高融点金属膜と総称する）が形
成された構造となつている。

このような従来の構成のチツプ部品では、電極
部の最外層が低融点金属メツキ膜から構成され、
その表面が粗面になつており、表面積が非常に大
きなものとなつている。このため、これらの膜は
異物の吸蔵やガスの吸着がしやすくなり、長期間
保存した場合には電極表面が酸化などの化学変化
を起こし、プリント基板への実装はんだ付け時に
はんだ付け不良に発生させる可能性が大であると
いう問題点があつた。また、表面を平滑なものと
するために低融点金属メツキ膜を光沢メツキで構
成した場合には、不純物（有機物）を含んでいる
ためにはんだ付け性が悪いという致命的な欠点を
有している。

さて、上述したような電極部の表面が粗面にな
つている低融点金属メツキ膜を平滑な面とするた
めの電極処理方法としては、雰囲気炉、赤外線
炉、熱風炉、熱板などを用いる加熱電極処理方法
あるいはベーパーフエイズソルダリング法
（VPS法）を利用する方法が知られている。その
中より、一例として赤外線加熱器を利用したチツ
プ部品の電極処理方法について、以下に説明す
る。

第３図はこの赤外線加熱器を利用した電極処理
方法を実施するための装置の概略構成図を示すも
のである。

第３図において、７は第２図に示したような構
造を有するチツプ部品、８はチツプ部品整列機、
９はフラツクス塗布機、１０は赤外線加熱器、１
１は冷却器、１２は電極処理済チツプ部品取出し
機、１３はベルト駆動部、１４は電極処理装置架
台、１５はチツプ部品搬送ベルト、１６はベルト
洗浄器である。

そして、チツプ部品の電極部の低融点金属メツ
キ膜を溶融させる工程としては、(1)チツプ部品整
列→(2)フラツクス塗布→(3)加熱溶融→(4)冷却固化
→(5)チツプ部品取出しの５工程からなつている。
すなわち、ベルト駆動部１３により搬送されるチ
ツプ部品搬送ベルト１５上にチツプ部品整列機８
よりチツプ部品７を供給し、次の工程でチツプ部
品７にフラツクスを塗布した後、トンネル式の赤
外線加熱器１０でフラツクスを塗布した電極部を
加熱溶融させ、続いてその溶融部を冷却器１１に
よつて冷却固化させ、その後電極処理済チツプ部
品取出し機１２でもつて電極処理の済んだチツプ
部品７を取出す訳である。また、チツプ部品搬送
ベルト１５はベルト洗浄器１６で洗浄された後、
再びチツプ部品７が供給されるようになつてい
る。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の電極処理方法では、各工程に
独立の設備が必要な上に、チツプ部品搬送ベルト
がフラツクスで汚れるため、洗浄器を設置しなけ
ればならない。また、そのようなことより設備が
大きくならざるを得なく、しかも各設備間のタイ
ミングをとるために（搬送ベルトで搬送されるチ
ツプ部品の移送速度と、フラツクス塗布やチツプ
部品取出しのタイミングとを同期させるため）、
精度が必要な設備にならざるを得ないという基本
的な問題点をもつものであつた。

以下に、この上述した電極処理方法のもつ問題
点について列挙する。

(1) チツプ部品の電極部を溶融した際に、互いの
チツプ部品の電極部がくつつかないように個々
のチツプ部品の間隔をとり整列しなければなら
なく、このことが量産性を阻害する大きな要因
となる。

(2) 空気中にて加熱溶融させるため、溶融金属表
面の酸化防止としてフラツクスが必要である。

(3) フラツクスを使用するため、フラツクスが加
熱されてチツプ部品に焼付き、チツプ部品の洗
浄が困難である。

(4) 加熱部はトンネル式になつているため、空気
が自由に出入りし、温度を安定化させることが
難しい。

(5) 搬送ベルトも同時に加熱されているため、加
熱および冷却に時間がかかることになり、非常
に長い炉が必要となるとともに、しかも急冷す
るためには冷却器が必要となる。

(6) 搬送ベルトにフラツクスが付着し、設備の故
障の原因にもなるので、搬送ベルトの洗浄を実
施しなければならない。

(7) 設備全体からみても機械的に動く部分が多
く、その上にフラツクスを使用しているため、
フラツクスが設備の動く部分に付着して故障を
起こし、設備の稼働率を落とす原因となりやす
い。

このように第３図に示す赤外線加熱器を利用し
た電極処理方法では、多くの問題点を有してお
り、その改善が強く求められている。

また、上述したところの他の電極処理方法にお
いても、大なり小なり、この赤外線加熱器を利用
した電極処理方法と類似した問題点を有してい
る。そして、チツプ部品の寸法は一般的に、3.2
mm×1.6mmと小さく、さらには最近では2.0mm×
1.25mmといつた非常に小さいチツプ部品が使用さ
れるようになつてきており、ますますその小形化
傾向が強くなつている。このようにチツプ部品の
寸法が非常に小さいこともあり、また上述したよ
うに従来知られているところの電極処理方法が非
常に多くの問題点を有していることもあつて、現
在のチツプ部品においては電極部の表面を平滑な
ものとする処理がほとんどなされていないのが実
情である。

ここで、チツプ部品の電極部における最外層の
電極処理方法として、今一つの方法が理論的には
考えられる。これは電極部の最外層にはんだペー
ストなどの低融点金属ペーストまたは低融点合金
ペースト（以下、低融点金属ペーストという）を
塗布し、乾燥させた層を設け、その低融点金属塗
布乾燥層を熱処理し、電極部を加熱溶融させ、続
いてその溶融部を固化するという方法である。

第４図はこの低融点金属塗布乾燥層を電極部の
最外層に有した角板形チツプ抵抗器の例を示し、
１，２，３および６は第２図で説明した通りの絶
縁基板、抵抗体、銀系電極膜およびガラス被覆膜
である。また、１７ａは電極膜３上に設けられた
銅または銅合金などよりなるはんだ付け可能な高
融点の金属膜、１７ｂはこの金属膜１７ａ上に低
融点金属ペーストを塗布し乾燥させることにより
設けた低融点金属塗布乾燥層である。

しかしながら、このような低融点金属ペースト
を塗布し乾燥させた層を電極部の最外層に有し、
その低融点金属塗布乾燥層を熱処理することによ
り溶融させ、その後、溶融部を固化させて電極部
の表面を平滑なものとしたチツプ部品は、現在の
ところ全く提案されていない。

この理由としては、低融点金属ペーストには通
常フラツクスが含まれていることにより、電極層
が厚くなり、このために空気中で溶融させた際
に、厚みが不均一となり、実装する時の障害とな
るのが大きな理由である。また、例えばこの低融
点金属塗布乾燥層を備えたチツプ部品を第３図に
示す電極処理方法を用いて熱処理した場合、チツ
プ部品搬送ベルト１５と当たるところの電極形状
がますます不均一なものとなり、より好ましくな
い結果となる。したがつて、第４図に示す構造の
チツプ部品を熱処理し、電極部の最外層の低融点
金属塗布乾燥層を加熱溶融させ、その溶融部を固
化するという方法は、上述したように全く実施、
提案されていないものである。

本発明は上述したようなチツプ部品の電極部が
もつ問題点を解決し、チツプ部品の電極部表面積
を小にし、しかも平滑化してはんだ濡れ性の改善
と長期の保存に対してはんだ付けの信頼性を向上
させることのできる電極処理方法を提供すること
を第１の目的としている。また、本発明の第２の
目的は電極部の最外層に低融点金属ペーストを塗
布し、乾燥させた層を有し、はんだ付けの信頼性
に関係する厚みを厚くしかも均一に作る上で有利
な構造のチツプ部品に適用できる電極処理方法を
提案することである。さらに、本発明の第３の目
的は従来知られているところの電極処理方法のも
つ問題点を解決し、機械的に動く部分をなくし、
チツプ部品を整列することなく投入しても、溶融
時に互いのチツプ部品の電極部同志がくつつくこ
となく、溶融処理が可能で、溶融温度も精度よく
コントロールすることができ、しかもフラツクス
を使用せずに量産性よくチツプ部品の電極処理を
行うことを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 以上のような問題点を解決するために本発明
は、絶縁基体の両端部に電極部を有するチツプ部
品の電極処理方法において、電極部を下地層とし
てはんだ付け可能な高融点金属膜または高融点合
金膜を有し、最外層に低融点金属ペーストまたは
低融点合金ペーストを塗布し乾燥させた低融点金
属塗布乾燥層または低融点合金塗布乾燥層を保持
することにより形成し、その電極部をもつチツプ
部品を、筒状容器に入れるとともに温度勾配をも
たせたオイルなどの高沸点液体中に入れ、その高
沸点液体の高温部側より低温部側に移動させるこ
とにより、高温部にて上記電極部の上記低融点金
属塗布乾燥層または低融点合金塗布乾燥層を溶融
させた後、低温部にて冷却して溶融部を固化させ
るようにしたものである。また、好ましい実施形
態としては、高沸点液体として、天然植物系オイ
ル、天然動物系オイル、天然鉱物系オイル、合成
シリコン系オイルまたはグリセリンのいずれか１
つを用いてなるものである。

作 用 この構成によれば、低融点金属塗布乾燥層（低
融点合金塗布乾燥層）が容器中における高沸点液
体の高温部側で溶融され、低温部側で冷却される
ため、溶融時に表面張力が働き、表面積は小さく
なつており、この状態で冷却されることによつ
て、メツキ膜などで形成された低融点金属膜（低
融点合金膜）のものと比較して極めて表面積が小
さくなり、しかも表面も平滑になつて保存中に異
物の付着やガスの吸着が極端に少ないものとな
る。また、溶融時に表面あるいはくぼみの内部に
吸着、吸蔵していたフラツクス、異物、ガス類も
放出されるので、最外層の膜自体も不純物を含ま
ない清潔な膜になり、はんだ濡れ性およびはんだ
付け信頼性の向上につながることとなる。

そして、電極処理としては、高沸点液体中をチ
ツプ部品が高温部側より低温部側に移動するだけ
であり、複雑な設備を使用することなく、簡単に
して実施することができる。また、このように高
沸点液体中で溶融、冷却が行われ、しかも低温部
側ではチツプ部品の電極同志がくつつくことはな
いため、チツプ部品を電極処理時に整列させるこ
となく、バラバラの状態で多量に投入するだけで
処理ができ、しかもチツプ部品が液体と接触して
いるために加熱、冷却が短時間で終了することに
より、非常に量産性が高いものとなる。さらに、
高沸点液体中にて溶融、冷却が行われ、空気と触
れる機会がないので、溶融時でも電極部表面が酸
化される心配がないものである。また、液体中で
溶融処理を行うということは、空気と比較して、
溶融体（低融点金属または低融点合金）と接触し
ている高沸点液体の比重が大で、しかも粘度が大
であるため、周囲より溶融した金属に圧力をかけ
ることになり、溶融金属表面状態が波打たずに平
滑な面になり、厚みも均一なものができることと
なる。なお、高沸点液体を使用することにより、
低融点金属ペースト（低融点合金ペースト）中に
含まれているフラツクスは溶融時に高沸点液体に
溶解し、焼付くこともなく、そのために処理済チ
ツプ部品の洗浄も非常に容易なものとなる。ま
た、低融点金属ペースト（低融点合金ペースト）
による層は電気メツキ膜や化学メツキ膜で構成さ
れてなるものより、はんだ付け信頼性に関係する
厚みを厚くしかも均一に作る上で有利である。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。

第１図は本発明におけるチツプ部品の電極処理
方法を実施するための装置の一例を示す概略構成
図である。

第１図において、１８は第４図に示したような
構造を有するチツプ部品である。１９は例えば長
さ約160cm、内径約９cmのガラス製の筒状容器で、
ここでは縦型に設置されている。２０はこの容器
１９中に入れられた天然植物系オイルであるやし
油、２１は上記筒状容器１９の上部外周に設けら
れたマントルヒータなどの加熱器、２２は上記筒
状容器１９の上面開口部より上記チツプ部品１８
をその容器１９内に投入するためのパーツフイー
ダである。

この実施例は上述したように筒状容器１９を縦
型に設置した例であり、本発明方法を実施するた
めの基本的な装置構成となるものである。

次に、この第１図の装置を用いて、チツプ部品
１８の電極部表面を処理する方法について説明す
る。まず、加熱器２１でガラス製の筒状容器１９
の上部を250〜280℃に加熱する。この時、筒状容
器１９の内部にやし油２０が入つているため、や
し油２０が250〜280℃に加熱される。この加熱さ
れたやし油２０は比重が小になり、下部の比重が
大である低温部へは対流せずに上部のみで対流を
起こす。そのために筒状容器１９内におけるやし
油２０に上部より下部へ向かつて高温状態から低
温状態となる温度勾配ができ、底部側は常温を保
つことができる。上記のような準備の整つたとこ
ろへ、やし油２０の液面上方より筒状容器１９内
にパーツフイーダ２２からチツプ部品１８を投入
する。ここで、この実施例で使用したチツプ部品
１８は角板形チツプ抵抗器で、電極部の構造が、
最下層はAg−Pd、中間層はCu、最外層（低融点
金属ペースト層）にはSn：Pb＝60：40の厚み50
〜100μｍの塗布乾燥を有したものである。また、
上記最外層材料の融点は、180〜190℃である。

そして、上記仕様のチツプ部品１８をパーツフ
イーダ２２を使い、250個／分の速度で加熱され
たやし油２０面に落下投入する。これにより、チ
ツプ部品１８はやし油２０面に当り、やし油２０
中を落下していく。この時、やし油２０とチツプ
部品１８の摩擦のために、チツプ部品１８は個々
に分離された状態で落下し、250〜280℃に加熱さ
れた高温部で電極の最外層であるSn−Pb合金ペ
ーストを塗布乾燥してなる低融点金属塗布乾燥層
が溶融され、温度勾配の付いている低温部に落下
していき、やし油２０の温度がおよそ180℃以下
になつた部分を通過した時点より溶融部が固化さ
れ、表面が滑らかな電極を有したチツプ部品１８
として筒状容器１９の底部に溜まる。この時、筒
状容器１９の底部は常温であるので、チツプ部品
１８同志が接触しても電極同志がくつつく心配は
ない。ここで、電極表面処理の済んだチツプ部品
１８の取出し方法については、例えばやし油２０
の高温部のものを抜出し、部品投入口より取出す
か、または筒状容器１９の底部に栓を付けてお
き、その栓を開くことによりやし油２０とともに
取出すなどの方法が考えられる。このようにして
チツプ部品１８の低融点金属塗布乾燥層の溶融処
理が行われる。

ここで、上記の一実施例においては、高沸点液
体として天然植物系オイルであるやし油を使用し
た場合について説明したが、これはその他に天然
動物系オイル、天然鉱物系オイル、合成シリコン
系オイル、またはグリセリンなどの材料が同様の
効果をもつものとして使えるものであり、さらに
はこれらの材料にとどまらず、チツプ部品の電極
部における溶融体（低融点金属ペースト層）の融
点よりも高い沸点を有する高沸点液体であれば使
用可能なものである。また、低融点金属ペースト
（低融点合金ペースト）を構成する材料としては、
上記実施例のはんだペーストの他に、一般によく
用いられるスズペーストや、さらには鉛ペースト
などが使用可能なものである。

そして、低融点金属ペースト（低融点合金ペー
スト）の融点は100〜550℃、厚みは乾燥状態で
3μｍ以上であることが好ましい。まず、融点が
100℃未満の場合ははんだ付けした後、再溶融金
属膜が部品使用中に自己発熱で溶融してしまうこ
とがあり、550℃を超える場合は抵抗体や被覆膜
が破壊されてしまい、チツプ部品としての性能を
保持できなくなる恐れがある。また、厚みが3μ
ｍ未満の場合、熱処理後に均一な膜が形成できな
く、実装時におけるはんだ付けの信頼性が落ちる
ことになり、保管中に酸化してしまうことにもな
る。この膜厚は、25〜100μｍであれば非常には
んだ付けがしやすいことが実験により確認されて
いる。

発明の効果 以上のように本発明におけるチツプ部品の電極
処理方法は構成されているものであり、数多くの
特徴を有している。まず、低融点金属塗布乾燥層
（低融点合金塗布乾燥層）が容器中における高沸
点液体の高温部側で溶融され、低温部側で冷却さ
れるため、溶融時に表面張力が働き、表面積は小
さくなつており、この状態で冷却されることによ
り、メツキ膜などで形成された低融点金属膜（低
融点合金膜）のものと比較して極めて表面積が小
さくなり、しかも表面も平滑になつて保存中に異
物の付着やガスの吸着が極端に少ないものとな
る。また、溶融時に表面あるいはくぼみの内部に
吸着、吸蔵していたフラツクス、異物、ガス類も
放出されるので、最外層の膜自体も不純物を含ま
ない清潔な膜になり、はんだ濡れ性およびはんだ
付け信頼性が向上することとなる。そして、電極
処理としては、高沸点液体中をチツプ部品が高温
部側より低温部側に移動するだけであり、複雑な
設備を使用することなく、簡単にして実施するこ
とができる。また、このように高沸点液体中で溶
融、冷却が行われ、しかも低温部側ではチツプ部
品の電極同志がくつつくことはないため、チツプ
部品を電極処理時に整列させることなく、バラバ
ラの状態で多量に投入するだけで処理ができ、し
かもチツプ部品が液体と接触しているために加
熱、冷却が短時間で終了することにより、非常に
量産性が高いものとなる。さらに、高沸点液体中
にて溶融、冷却が行われ、空気と触れる機会がな
いので、溶融時でも電極部表面が酸化される心配
がないものである。また、液体中で溶融処理を行
うということは、空気と比較して、溶融体（低融
点金属ペーストまたは低融点合金ペースト）と接
触している高沸点液体の比重が大で、しかも粘度
が大であるため、周囲より溶融した金属に圧力を
かけることになり、溶融金属表面状態が波打たず
に平滑な面になり、厚みも均一なものができるこ
ととなる。なお、高沸点液体を使用することによ
り、低融点金属ペースト（低融点合金ペースト）
に含まれるフラツクスが溶融時に高沸点液体に溶
融し、そのために処理済チツプ部品の洗浄も非常
に容易なものとなる。また、低融点金属ペースト
（低融点合金ペースト）による層は電気メツキ膜
や化学メツキ膜で構成されてなるものより、はん
だ付け信頼性に関係する厚みを厚くしかも均一に
作る上で有利である。

さらに、本発明の効果を以下に列挙する。

(1) チツプ部品を整列することなく投入できるの
で、チツプ部品の寸法に関係なく同一設備で処
理することができる。また、寸法の異なつたチ
ツプ部品を混合して処理することもできる。

(2) 上述したように低融点金属ペースト（低融点
合金ペースト）中に含まれるフラツクスは溶融
時に高沸点液体に溶融するので、洗浄が容易で
あり、しかもそのために焼付きもなく、出来上
りがきれいである。

(3) 低融点金属ペースト（低融点合金ペースト）
による層は、はんだ付け信頼性に関係する膜厚
を厚くしかも均一にすることが容易である。

(4) 熱媒体が高沸点液体のため、温度コントロー
ルも精度が高く、高沸点液体とチツプ部品が接
触しているため、熱伝導が早く、溶融および固
化の処理が短時間ででき、しかも溶融処理の信
頼性が高い。すなわち、溶融の失敗がないもの
となる。

(5) 高沸点液体に温度勾配を付けているため、処
理済チツプ部品を低温部に一度に山積状態で溜
めることができ、まとめて一度に取出しが可能
で、取出し作業が非常に簡素化できる。

(6) 高沸点液体の種類または比重を選ぶことによ
り、チツプ部品の液体中の通過時間を変えるこ
とができる。また、高沸点液体の温度勾配を変
えることにより、比重が変化するのでチツプ部
品の液体中の通過時間を同じく変えることがで
きる。これにより、チツプ部品の低融点金属ペ
ーストまたは低融点合金ペーストの種類あるい
は寸法形状が変わつても容易に対処することが
できる。

(7) 機械的に動く部分が全くないので、設備の故
障が皆無といつてよく、稼動率が飛躍的に向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるチツプ部品の電極処理
方法を実施するための装置の一実施例を示す概略
構成図、第２図はチツプ部品の一種である角板形
チツプ抵抗器を示す断面図、第３図は従来知られ
ているところのチツプ部品の電極処理方法を実施
するための装置の一例を示す概略構成図、第４図
は電極部の最外層に低融点金属ペーストを塗布し
乾燥させた層を有するチツプ部品の一例である角
板形チツプ抵抗器を示す概略構成図である。 １……絶縁基板、２……抵抗体、３……銀系電
極膜、６……ガラス被覆膜、１７ａ……金属膜、
１７ｂ……低融点金属塗布乾燥層、１８……チツ
プ部品、１９……筒状容器、２０……やし油（高
沸点液体）、２１……加熱器、２２……パーツフ
イーダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁基体の両端部に電極部を有するチツプ部
   品の電極処理方法において、電極部を下地層とし
   てはんだ付け可能な高融点金属膜または高融点合
   金膜を有し、最外層に低融点金属ペーストまたは
   低融点合金ペーストを塗布し乾燥させた低融点金
   属塗布乾燥層または低融点合金塗布乾燥層を保持
   することにより形成し、その電極部をもつチツプ
   部品を、筒状容器に入れるとともに温度勾配をも
   たせたオイルなどの高沸点液体中に入れ、その高
   沸点液体の高温部側より低温部側に移動させるこ
   とにより、高温部にて上記電極部の上記低融点金
   属塗布乾燥層または低融点合金塗布乾燥層を溶融
   させた後、低温部にて冷却して溶融部を固化させ
   るようにしたチツプ部品の電極処理方法。 ２ 高沸点液体として、天然植物系オイル、天然
   動物系オイル、天然鉱物系オイル、合成シリコン
   系オイルまたはグリセリンのいずれか１つを用い
   てなる特許請求の範囲第１項記載のチツプ部品の
   電極処理方法。 ３ 低融点金属ペーストにスズペーストまたは鉛
   ペーストを用いてなる特許請求の範囲第１項記載
   のチツプ部分の電極処理方法。 ４ 低融点合金ペーストにはんだペーストを用い
   てなる特許請求の範囲第１項記載のチツプ部品の
   電極処理方法。