JP2020153853A - Sulfuration detection sensor and method for mounting the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、腐食環境の累積的な硫化量を検出するための硫化検出センサと、そのような硫化検出センサの実装方法に関する。 The present invention relates to a sulfurization detection sensor for detecting the cumulative amount of sulfurization in a corrosive environment, and a method for mounting such a sulfurization detection sensor.
一般的にチップ抵抗器等の電子部品の内部電極としては、比抵抗の低いAg(銀)系の電極材料が使用されているが、銀は硫化ガスに曝されると硫化銀となり、硫化銀は絶縁物であることから、電子部品が断線してしまうという不具合が発生してしまう。そこで近年では、AgにPd(パラジウム)やAu(金)を添加して硫化しにくい電極を形成したり、電極に硫化ガスが到達しにくい構造とする等の硫化対策が講じられている。 Generally, Ag (silver) -based electrode materials with low resistivity are used as internal electrodes of electronic components such as chip resistors, but silver becomes silver sulfide when exposed to sulfide gas, and silver sulfide. Since is an insulator, there is a problem that electronic parts are broken. Therefore, in recent years, sulfurization measures have been taken, such as adding Pd (palladium) or Au (gold) to Ag to form an electrode that is difficult to sulfurize, or making the structure so that sulfurized gas does not easily reach the electrode.
しかし、このような硫化対策を電子部品に講じたとしても、当該電子部品が硫化ガス中に長期間曝された場合や高濃度の硫化ガスに曝された場合は、断線を完全に防ぐことが難しくなるため、未然に断線を検知して予期せぬタイミングでの故障発生を防止することが必要となる。 However, even if such sulfurization measures are taken for electronic components, disconnection can be completely prevented when the electronic components are exposed to sulfurized gas for a long period of time or exposed to high-concentration sulfurized gas. Since it becomes difficult, it is necessary to detect the disconnection in advance and prevent the occurrence of a failure at an unexpected timing.
そこで従来より、特許文献1に記載されているように、電子部品の累積的な硫化の度合いを検出して、電子部品が硫化断線する等して故障する前に危険性を検出可能とした硫化検出センサが提案されている。
Therefore, conventionally, as described in
特許文献1に記載された硫化検出センサは、絶縁基板上にAgを主体とした硫化検出導体を形成し、この硫化検出導体を覆うように透明で硫化ガス透過性のある保護膜を形成すると共に、絶縁基板の両側端部に硫化検出導体に接続する端面電極を形成した構成となっている。このように構成された硫化検出センサは、硫化ガスを含む雰囲気中に配置されると、時間経過に伴って硫化ガスが保護膜を透過して硫化検出導体に接するため、硫化ガスの濃度と経過時間に応じて硫化検出導体が硫化されていく。硫化検出導体は、硫化の度合いが進むにつれて銀色から薄茶色、紫色、灰色、黒色の順に変化していき、また、硫化検出導体を構成する銀が硫化銀に変化するため、硫化の度合いが進むにつれて抵抗値が次第に上昇していく。
The sulfurization detection sensor described in
そして、チップ抵抗器等の他の電子部品が実装されている回路基板に硫化検出回路を設けると共に、この硫化検出回路に上記構成の硫化検出センサを接続しておき、硫化の度合いに伴って変化する硫化検出導体に光を照射することによる反射光の光量を検出したり、硫化の度合いに伴って変化する硫化検出導体の抵抗値を検出することにより、累積的な硫化の度合いを検出するようにしている。 Then, a sulfurization detection circuit is provided on a circuit board on which other electronic components such as a chip resistor are mounted, and a sulfurization detection sensor having the above configuration is connected to this sulfurization detection circuit, which changes according to the degree of sulfurization. By detecting the amount of reflected light by irradiating the sulfurization detection conductor with light, or by detecting the resistance value of the sulfurization detection conductor that changes with the degree of sulfurization, the cumulative degree of sulfurization is detected. I have to.
しかし、硫化検出センサ等の電子部品は、製造されてから回路基板に搭載されて使用されるまでの時間がバラバラであるため、その間に上記構成の硫化検出センサが硫化ガスに曝されてしまうと、回路基板に搭載される前に硫化検出導体が硫化されてしまうことになる。すなわち、硫化検出センサの保管場所等の外部環境により、回路基板に搭載する時点で硫化検出導体の硫化がある程度進行していることがあるため、累積的な硫化の度合いを正確に検出することができなくなる。 However, since electronic components such as sulfurization detection sensors have different times from being manufactured to being mounted on a circuit board and used, if the sulfurization detection sensor having the above configuration is exposed to sulfurized gas during that time. , The sulfurization detection conductor will be sulfurized before it is mounted on the circuit board. That is, due to the external environment such as the storage location of the sulfurization detection sensor, the sulfurization of the sulfurization detection conductor may have progressed to some extent at the time of mounting on the circuit board, so that the cumulative degree of sulfurization can be accurately detected. become unable.
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、硫化の度合いを正確に検出することができる硫化検出センサを提供することにあり、第2の目的は、そのような硫化検出センサの実装方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such an actual situation of the prior art, and a first object thereof is to provide a sulfurization detection sensor capable of accurately detecting the degree of sulfurization, and a second object thereof. An object is to provide a method of mounting such a sulfurization detection sensor.
上記第1の目的を達成するために、本発明の硫化検出センサは、直方体形状の絶縁基板と、この絶縁基板の長手方向両端部に設けられた一対の外部電極と、これら一対の外部電極間を接続するように前記絶縁基板の主面に設けられた硫化検出導体と、この硫化検出導体の少なくとも一部を覆うように設けられた硫化ガス非透過性の溶解剥離型レジスト膜とを備え、前記硫化検出導体は、前記溶解剥離型レジスト膜を除去することで外部に露出する硫化検出部を有していることを特徴としている。 In order to achieve the first object, the sulfurization detection sensor of the present invention has a rectangular body-shaped insulating substrate, a pair of external electrodes provided at both ends in the longitudinal direction of the insulating substrate, and between the pair of external electrodes. A sulfide detection conductor provided on the main surface of the insulating substrate so as to connect the sulfide detection conductor, and a sulfide gas opaque dissolution and peeling type resist film provided so as to cover at least a part of the sulfide detection conductor. The sulfide detection conductor is characterized by having a sulfide detection portion exposed to the outside by removing the dissolution-release type resist film.
このように構成された硫化検出センサでは、硫化検出導体の表面が硫化ガス非透過性の溶解剥離型レジスト膜で覆われているため、回路基板に搭載されるまでの保管時や搬送時等の非使用中に硫化ガスに曝されたとしても、硫化検出導体の硫化が溶解剥離型レジスト膜によって阻止される。そして、硫化検出センサを回路基板に搭載した後、当該回路基板を溶剤に浸漬する等して溶解剥離型レジスト膜を剥離すると、それまで溶解剥離型レジスト膜によって覆われていた部分の硫化検出導体が外部に露出して硫化検出部となるため、使用時には硫化検出部によって硫化の度合いを正確に検出することができる。 In the sulfurization detection sensor configured in this way, since the surface of the sulfurization detection conductor is covered with a dissolution-release resist film that is impermeable to sulfurized gas, it can be stored or transported until it is mounted on a circuit board. Even when exposed to sulfurized gas during non-use, the sulfurization of the sulfurization detection conductor is blocked by the dissolution-release resist film. Then, after mounting the sulfurization detection sensor on the circuit board, when the dissolution-release type resist film is peeled off by immersing the circuit board in a solvent or the like, the sulfurization detection conductor in the portion covered by the dissolution-release type resist film until then. Is exposed to the outside and becomes a sulfurization detection unit, so that the degree of sulfurization can be accurately detected by the sulfurization detection unit during use.
上記の構成において、絶縁基板の主面に硫化検出導体の両端部に接続する一対の表電極を設け、溶解剥離型レジスト膜が硫化検出導体の全体と表電極の一部を覆うようにすると、実質的に外部電極と硫化検出導体が隔離されるため、外部電極に接続させる実装時の熱等のストレスにより、硫化検出導体にダメージを与えてしまうことを防止できる。 In the above configuration, when a pair of surface electrodes connected to both ends of the sulfide detection conductor are provided on the main surface of the insulating substrate so that the melt-release type resist film covers the entire sulfide detection conductor and a part of the surface electrodes. Since the external electrode and the sulfide detection conductor are substantially separated from each other, it is possible to prevent the sulfide detection conductor from being damaged by stress such as heat during mounting connected to the external electrode.
上記第2の目的を達成するために、本発明による硫化検出センサの実装方法は、上記構成の硫化検出センサを回路基板に搭載して、前記外部電極と前記回路基板の配線パターンとの間を半田または導電性接着剤により接合した後、前記溶解剥離型レジスト膜を溶剤で除去することにより、前記硫化検出導体に外部に露出する硫化検出部を形成するようにしたことを特徴としている。 In order to achieve the second object, the method for mounting the sulfide detection sensor according to the present invention is to mount the sulfide detection sensor having the above configuration on a circuit board and to perform between the external electrode and the wiring pattern of the circuit board. After joining with solder or a conductive adhesive, the dissolution-release type resist film is removed with a solvent to form a sulfide detection portion exposed to the outside on the sulfide detection conductor.
このように硫化検出センサの外部電極と回路基板の配線パターンとの間を半田や導電性接着剤で接合した後に、回路基板ごと硫化検出導体を溶剤に浸漬する等して溶解剥離型レジスト膜を除去すると、この時点で硫化検出導体に外部に露出する硫化検出部が形成されるため、実装前の非使用時における硫化検出センサの硫化を確実に阻止したうえで、実装後は硫化の度合いを正確に検出することができる。 In this way, after joining the external electrode of the sulfurization detection sensor and the wiring pattern of the circuit board with solder or a conductive adhesive, the sulfurization detection conductor is immersed in a solvent together with the circuit board to form a dissolution-release resist film. When removed, a sulfurization detection part exposed to the outside is formed on the sulfurization detection conductor at this point, so that the sulfurization of the sulfurization detection sensor during non-use before mounting is surely prevented, and the degree of sulfurization is determined after mounting. It can be detected accurately.
本発明によれば、回路基板に実装する前の非使用時に硫化検出センサが不所望に硫化してしまうことを防止できると共に、回路基板に実装後は硫化の度合いを正確に検出することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the sulfurization detection sensor from undesirably sulfurizing when not in use before mounting on the circuit board, and it is possible to accurately detect the degree of sulfurization after mounting on the circuit board. ..
以下、発明の実施の形態について図面を参照しながら説明すると、図1は本発明の第1実施形態例に係る硫化検出センサの平面図、図2は図1のII−II線に沿う断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of the sulfurization detection sensor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. Is.
図1と図2に示すように、第1実施形態例に係る硫化検出センサ10は、直方体形状の絶縁基板1と、絶縁基板1の表面上に設けられた硫化検出導体2と、この硫化検出導体2の中央部を覆うように設けられた溶解剥離型レジスト膜3と、絶縁基板1の裏面の長手方向両端部に設けられた一対の裏電極4と、絶縁基板1の長手方向両端面に設けられた一対の端面電極5と、硫化検出導体2の両端部と端面電極5および裏電極4の表面に設けられた一対の外部電極6と、によって主として構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
絶縁基板1は、後述する大判基板を縦横の分割溝に沿って分割して多数個取りされたものであり、大判基板の主成分はアルミナを主成分とするセラミックス基板である。
The
硫化検出導体2は、銀を主成分とするAg系ペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成したものであり、絶縁基板1の短手方向両端部を除く表面の大部分を覆うように形成されている。また、この硫化検出導体2は、硫化ガスに曝されることで断線させたいタイミングを考慮して、Agの含有量を調整させてある。
The
溶解剥離型レジスト膜3(以下、レジスト膜と称す)は、硫化ガスの透過しにくい硫化ガス非透過性の材料からなり、フェノール系樹脂ペースト等をスクリーン印刷して加熱硬化させたものである。このレジスト膜3は硫化検出導体2の中央部を覆うように形成されているため、硫化ガスがレジスト膜3を通過して硫化検出導体2の中央部に到達しないようになっている。ただし、レジスト膜3はアルコール系溶剤等を用いて剥離することが可能であり、後述するように、レジスト膜3を剥離することによって硫化検出導体2の中央部に外部に露出する硫化検出部が形成される。また、レジスト膜3の形成後に行われる外部電極6の形成時にメッキ液等で剥離しないように、レジスト膜3の材料やメッキ液の選定を行う必要がある。
The melt-release type resist film 3 (hereinafter referred to as a resist film) is made of a sulfide gas impermeable material in which sulfide gas is difficult to permeate, and is obtained by screen-printing a phenolic resin paste or the like and heat-curing it. Since the
一対の裏電極4は銀を主成分とするAg系ペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成したものであり、これら裏電極4と硫化検出導体2は別工程で形成しても良いが、同時に形成しても良い。
The pair of
一対の端面電極5は、絶縁基板1の端面にNi/Crをスパッタリングしたり、Ag系ペーストを塗布して加熱硬化させたものであり、これら端面電極5は硫化検出導体2の長手方向両端部とそれに対応する裏電極4との間を導通するように形成されている。
The pair of
一対の外部電極6はバリヤー層と外部接続層の2層構造からなり、そのうちバリヤー層は電解メッキによって形成されたNiメッキ層であり、外部接続層は電解メッキによって形成されたSnメッキ層である。これら外部電極6により、レジスト膜3から露出する硫化検出導体2の両端部と端面電極5および裏電極4の表面が断面コ字状に被覆されている。
The pair of
次に、この硫化検出センサ10の製造工程について、図3と図4を用いて説明する。なお、図3(a)〜(e)はこの製造工程で用いられる大判基板を表面的に見た平面図、図4(a)〜(e)は図3(a)〜(e)の長手方向中央部に沿った1チップ相当分の断面図をそれぞれ示している。
Next, the manufacturing process of the
まず、図3(a)と図4(a)に示すように、絶縁基板1が多数個取りされる大判基板10Aを準備する。この大判基板10Aには予め1次分割溝と2次分割溝が格子状に設けられており、両分割溝によって区切られたマス目の1つ1つが1個分のチップ領域となる。図3には1個分のチップ領域に相当する大判基板10Aが代表して示されているが、実際は多数個分のチップ領域に相当する大判基板に対して以下に説明する各工程が一括して行われる。
First, as shown in FIGS. 3A and 4A, a large-
すなわち、図3(b)と図4(b)に示すように、この大判基板10Aの表面にAgを主成分とするAg系ペーストをスクリーン印刷した後、これを乾燥・焼成することにより、大判基板10Aの表面に硫化検出導体2を形成する。また、これと同時あるいは前後して、大判基板10Aの裏面にAg系ペーストをスクリーン印刷した後、これを乾燥・焼成することにより、所定間隔を存して対向する一対の裏電極4を形成する。
That is, as shown in FIGS. 3 (b) and 4 (b), an Ag-based paste containing Ag as a main component is screen-printed on the surface of the large-
次に、硫化検出導体2の中央部にフェノール系樹脂ペーストをスクリーン印刷し、これを加熱硬化することにより、図3(c)と図4(c)に示すように、硫化検出導体2の中央部を覆うように硫化ガス非透過性のレジスト膜3を形成する。
Next, a phenolic resin paste is screen-printed on the center of the
次に、大判基板10Aを一次分割溝に沿って短冊状基板10Bに1次分割した後、短冊状基板10Bの分割面を覆うようにNi/Crをスパッタリングすることにより、図3(d)と図4(d)に示すように、硫化検出導体2の長手方向両端部とそれに対応する裏電極4との間を接続する一対の端面電極5を形成する。なお、短冊状基板10Bの分割面にNi/Crをスパッタリングする代わりに、Ag系ペーストを塗布して加熱硬化させることにより端面電極5を形成するようにしても良い。
Next, the large-
次に、短冊状基板10Bを二次分割溝に沿って複数のチップ状基板10Cに2次分割し、これらチップ状基板10Cに対して電解メッキを施してNi−Snメッキ層を形成することにより、図3(e)と図4(e)に示すように、チップ状基板10Cの長手方向両端部に断面コ字状の外部電極6を形成する。これら外部電極6により、レジスト膜3から露出する硫化検出導体2の両端部と端面電極5および裏電極4の表面が覆われ、図1,2に示す硫化検出センサ10が完成する。
Next, the strip-shaped
このように構成された硫化検出センサ10は、他の電子部品と共に回路基板に実装された後、該回路基板を硫化ガスを含む雰囲気に晒すことで使用されるが、回路基板に搭載されるまでの非使用中(保管時や搬送時等)において、硫化検出導体2の表面は硫化ガス非透過性のレジスト膜3と外部電極6とによって覆われている。このため、硫化検出センサ10が回路基板に搭載されるまでの非使用中に硫化ガスに晒されたとしても、硫化検出導体2が硫化されてしまうことはなく、その状態を回路基板に実装するまで維持することができる。
The
図5は硫化検出センサ10を回路基板に実装する手順を示す断面図である。まず、図5(a)に示すように、硫化検出導体2やレジスト膜3が形成された絶縁基板1の表面(主面)を上向きにした姿勢で硫化検出センサ10を回路基板11上に搭載し、回路基板11の表面に設けられた配線パターン12と硫化検出センサ10の外部電極6との間を半田13で接合する。なお、半田の代わりに導電性接着剤を用いることも可能である。しかる後、回路基板11ごと硫化検出センサ10を他の電子部品に悪影響を与えないように溶剤に浸漬し、必要に応じて超音波振動を付与してレジスト膜3を剥離・除去すると、図5(b)に示すように、それまでレジスト膜3で覆われていた硫化検出導体2の中央部が露出するため、この時点で硫化検出導体2の中央部に外部に露出する硫化検出部2aが形成される。したがって、その後に回路基板11ごと硫化検出センサ10を硫化ガスを含む雰囲気に晒して使用状態とすれば、直前に露出させた硫化検出部2aによって硫化の度合いを正確に検出することができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a procedure for mounting the
以上説明したように、第1実施形態例に係る硫化検出センサ10では、硫化検出導体2の表面が硫化ガス非透過性を有する溶解剥離型のレジスト膜3で覆われているため、回路基板11に搭載されるまでの保管時や搬送時等の非使用中に硫化ガスに晒されたとしても、硫化検出導体2の硫化が硫化ガス非透過性を有するレジスト膜3によって阻止される。そして、硫化検出センサ10を回路基板11に搭載した後、該回路基板11ごと硫化検出センサ10を溶剤に浸漬する等して溶解剥離型のレジスト膜3を剥離・除去すると、それまでレジスト膜3で覆われていた硫化検出導体2の中央部が外部に露出して硫化検出部2aとなるため、この硫化検出部2aによって硫化の度合いを正確に検出することができる。
As described above, in the
図6は本発明の第2実施形態例に係る硫化検出センサ20の平面図、図7は図6のVII−VII線に沿う断面図であり、図1に対応する部分には同一符号を付すことで重複説明を省略する。
FIG. 6 is a plan view of the
図6と図7に示すように、第2実施形態例に係る硫化検出センサ20は、直方体形状の絶縁基板1と、絶縁基板1の表面における長手方向両端部に設けられた一対の表電極(内部電極)7と、これら表電極7間を橋絡するように絶縁基板1の表面に設けられた硫化検出導体2と、この硫化検出導体2の全体と表電極7の一部を覆うように設けられた硫化ガス非透過性を有する溶解剥離型のレジスト膜3と、絶縁基板1の裏面における長手方向両端部に設けられた一対の裏電極4と、絶縁基板1の長手方向両端面に設けられた一対の端面電極5と、表電極7と端面電極5および裏電極4の表面に設けられた一対の外部電極6と、によって主として構成されている。すなわち、第2実施形態例に係る硫化検出センサ20が第1実施形態例に係る硫化検出センサ10と大きく相違する点は、絶縁基板1の表面における長手方向両端部に設けられた一対の表電極7間に硫化検出導体2が接続されていることにあり、それ以外の構成は基本的に同じである。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
このように、硫化検出導体2の両端部に接続する一対の表電極7を設け、溶解剥離型のレジスト膜3で硫化検出導体2の全体と表電極7の一部を覆う構成により、実質的に外部電極6と硫化検出導体2が隔離されるため、外部電極6に接続させる実装時の熱等のストレスにより、硫化検出導体2にダメージを与えてしまうことを防止できる。
As described above, the pair of
図8は上記構成の硫化検出センサ20を回路基板11に実装する手順を示す断面図である。まず、図8(a)に示すように、絶縁基板1の表面(主面)を上向きにした姿勢で硫化検出センサ20を回路基板11上に搭載し、回路基板11の表面に設けられた配線パターン12と硫化検出センサ20の外部電極6との間を半田13(もしくは導電性接着剤)で接合する。しかる後、回路基板11ごと硫化検出センサ10を溶剤に浸漬してレジスト膜3を剥離・除去すると、図8(b)に示すように、それまでレジスト膜3で覆われていた硫化検出導体2の表面が露出するため、この時点で硫化検出導体2に外部に露出する硫化検出部2aが形成される。したがって、この状態で回路基板11ごと硫化検出センサ20を硫化ガスを含む雰囲気に晒して使用状態とすれば、直前に露出させた硫化検出部2aによって硫化の度合いを正確に検出することができる。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a procedure for mounting the
以上説明したように、第2実施形態例に係る硫化検出センサ20では、硫化検出導体2の表面が硫化ガス非透過性を有する溶解剥離型のレジスト膜3で覆われているため、回路基板11に搭載されるまでの保管時や搬送時等の非使用中に硫化ガスに晒されたとしても、硫化検出導体2の硫化が硫化ガス非透過性を有するレジスト膜3によって阻止される。そして、硫化検出センサ20を回路基板11に搭載した後、該回路基板11ごと硫化検出センサ20を溶剤に浸漬する等して溶解剥離型のレジスト膜3を剥離・除去すると、それまでレジスト膜3で覆われていた硫化検出導体2の表面が露出して硫化検出部2aとなるため、この硫化検出部2aによって硫化の度合いを正確に検出することができ、第1実施形態例と同様の作用効果を奏することができる。
As described above, in the
1 絶縁基板
2 硫化検出導体
2a 硫化検出部
3 溶解剥離型レジスト膜
4 裏電極
5 端面電極
6 外部電極
7 表電極
10,20 硫化検出センサ
10A 大判基板
10B 短冊状基板
10C チップ状基板
11 回路基板
12 配線パターン
13 半田
1
Claims (3)
前記硫化検出導体は、前記溶解剥離型レジスト膜を除去することで外部に露出する硫化検出部を有していることを特徴とする硫化検出センサ。 A rectangular-shaped insulating substrate, a pair of external electrodes provided at both ends in the longitudinal direction of the insulating substrate, and a sulfurization detection conductor provided on the main surface of the insulating substrate so as to connect the pair of external electrodes. A sulfide gas impermeable dissolution-release type resist film provided so as to cover at least a part of the sulfide detection conductor is provided.
The sulfurization detection conductor is characterized by having a sulfurization detection portion exposed to the outside by removing the dissolution-release type resist film.
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