CN1261978A - 电阻器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于高密度布线的、电流噪声和电阻值精度优良的电阻器及其制造方法。该电阻器包括:基板(21);在该基板(21)上表面的侧边部分设置的一对上面电极层(22);以与上述上面电极层(22)电气连接的方式设置的电阻层(24);通过切削上述电阻层(24)而设置的第一微调沟(25);以至少覆盖上述第一微调沟(25)的方式设置的电阻恢复层(26);通过切削上述电阻层(24)和电阻恢复层(26)而设置的第二微调沟(27);以及以至少覆盖上述电阻层(24)和第二微调沟(27)的方式设置的保护层。由于设置了电阻恢复层(26)和第二微调沟(27),减小了电流噪声,并提高了电阻值精度。

Description

电阻器及其制造方法
本发明涉及高密度布线电路中使用的电阻器及其制造方法。
现有的此种电阻器，公知的有特开平4-102302号公报中公开的电阻器。
下面，参考附图对现有的电阻器及其制造方法进行说明。
图8为现有电阻器的剖面图。
在图8中，1是绝缘基板；2是在绝缘基板1的上表面的左右两端设置的第一上面电极层；3是与第一上面电极层2部分重叠地设置的电阻层；4是以覆盖整个电阻层3的方式设置的第一保护层；5是用来修正电阻值的在电阻层3和第一保护层4上设置的微调(triming)沟；6是在第一保护层4的上面设置的第二保护层；7是在第一上面电极层2的上面设置的延伸到绝缘基板上的整个宽度上的第二上面电极层；8是在绝缘基板1的侧面设置的侧面电极层；9、10是在第二上面电极层7和侧面电极层8的表面上设置的镀镍层和焊料镀层。
下面，参照附图描述具有如上结构的现有电阻器的制造方法。
图9是示出现有电阻器的制造方法的工序图。
首先，如图9(a)所示，在绝缘基板1的上表面的左右两端上涂敷形成第一上面电极层2。
然后，如图9(b)所示，在绝缘基板1的上表面上与第一上面电极层2部分重叠地涂敷形成电阻层3。
然后，如图9(c)所示，以覆盖整个电阻层3的方式涂敷形成第一保护层4，之后在电阻层3和第一保护层4上用激光等形成微调沟5，微调沟5用来把电阻层3的整个电阻值设置在预定的电阻值范围内。
然后，如图9(d)所示，在第一保护层4的上表面上涂敷形成第二保护层6。
然后，如图9(e)所示，在第一上面电极层2的上面以延伸到整个绝缘基板宽度之上的方式涂敷形成第二上面电极层7。
然后，如图9(f)所示，在第一上面电极层2和绝缘基板1的左右两端的侧面上涂敷形成与第一、第二上面电极层2、7电气连接的侧面电极层8。
最后，在第二上面电极层7和侧面电极层8的表面上镀镍，之后再进行镀焊料，由此形成镀镍层9和焊料镀层10。现有电阻器的制作就完成了。
但是，具有上述结构的和用上述制造方法制作的电阻器，由于为了提高电阻值精度，而在电阻层3和第一保护层4上形成微调沟5，存在电阻器的电流噪声大的问题。
下面参照附图说明其机制。
图10(a)示出具有现有结构并用现有方法制造的1005型10kΩ电阻器的电阻值修正倍数和电流噪声的关系。可以看出，电阻值修正倍数越大，电流噪声就越大。基本上是这样的，电阻值修正倍数越大，电阻层的有效电阻面积越少，从而电流噪声恶化，更何况在实际中微调沟周围部分的电阻层在电阻值修正时会因产生热量或微裂纹而劣化，电流噪声更加劣化。图10(a)中，电阻值修正后的电流噪声有一个范围是由于该电阻层的劣化程度有差别造成的。
图10(b)(c)分别是各工序后电阻层的电流噪声的变化示图。图10(b)是第二保护层是树脂的场合，图10(c)是第二保护层是玻璃的场合。此时，与前述相同，微调工序中电流噪声恶化。但在第二保护层是树脂的场合，已恶化的电流噪声直到成品基本保持不变。在第二保护层是玻璃的场合，由于在烧制第二保护层时为了电阻恢复加了大量的热量，此时电阻层被已烧成的第一保护层覆盖，玻璃成分不会向在微调工序中形成的微裂纹扩散，不能使已劣化的电阻层的恢复改善，即电流噪声仍然几乎不能恢复。
另外，若在使电阻层的玻璃成分软化，微裂纹等被修复的高温烧制温度下，电流噪声恢复，微调工序之后的电阻值精度则不能保持到成品。
如上所述，具有现有结构并由现有方法制作的具有预定电阻的电阻器，由于在将电阻值修正到预定电阻值时在微调沟周围产生的热和微裂纹等的影响造成的电阻层劣化，存在着电阻器的电流噪声大的问题。
本发明正是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种电流噪声和电阻值精度等优良的电阻器及其制造方法。
为了解决上述问题而提出的本发明的电阻器，包括：基板；在该基板上表面的侧边部分设置的一对上面电极层；以与上述上面电极层电气连接的方式设置的电阻层；通过切削上述电阻层而设置的第一微调沟；以至少覆盖上述第一微调沟的方式设置的电阻恢复层；通过切削上述电阻层和电阻恢复层而设置的第二微调沟；以及以至少覆盖上述电阻层和第二微调沟的方式设置的保护层。
根据上述电阻器，由于设置的电阻恢复层把切削电阻层设置的微调沟覆盖，在该电阻恢复层烧制时软化和熔融的电阻恢复层中的玻璃成分浸入因第一微调工序而在电阻层中形成的微裂纹中，从而将劣化的电阻层修复，由此可使形成电阻恢复层后的电流噪声比第一微调工序后的电流噪声显著减少。另外，由于切削上述电阻层和电阻恢复层而设置的第二微调沟，可以通过第二微调工序对形成上述电阻恢复层时的若干恶化的电阻值分布进行向预定电阻值继续调整的微修正。结果，该电阻器可以进行将电流噪声的优良状态一直保持到成品的电阻值修正，所以可以获得电流噪声和电阻值精度优良的电阻器。
图1(a)是本发明实施例1中的电阻器的剖面图；图1(b)是该电阻器的俯视立体图；
图2(a)～(d)是示出该电阻器的制造方法的工序图；
图3(a)～(e)是示出该电阻器的制造方法的工序图；
图4(a)(b)是该制造方法的各工序后的电阻层电流噪声与电阻值精度的关系图；
图5(a)是本发明实施例2中的电阻器的剖面图；图5(b)是该电阻器的俯视立体图；
图6(a)～(d)是示出该电阻器的制造方法的工序图；
图7(a)～(d)是示出该电阻器的制造方法的工序图；
图8是现有电阻器的剖面图；
图9(a)～(f)是示出该电阻器的制造方法的工序图；
图10(a)～(c)是示出该电阻器的制造方法的工序图。
(实施例1)
下面参考附图描述本发明实施例1的电阻器及其制造方法。
图1(a)是本发明实施例1中的电阻器的剖面图；图1(b)是该电阻器的俯视立体图。
图1中，21是由氧化铝等构成的基板；22是在基板21的上表面的两侧设置的、由银和玻璃等的混合材料等构成的一对上面电极层；23是根据需要在基板21的下表面的两侧设置的、由银和玻璃等的混合材料等构成的一对下面电极层；24是在基板21的上面电极层22上以与其部分重叠并电气连接的方式设置的、由氧化钌和玻璃的混合材料或银和钯和玻璃的混合材料构成的电阻层；25是为了将电阻值修正到预定的电阻值，而用激光等在电阻层24上设置的第一微调沟；26是以至少覆盖电阻层24的方式设置的由软化点为500～600℃的硼硅酸铅玻璃等构成的电阻恢复层；27是为了将电阻值微修正到预定值而用激光等在电阻层24上设置的第二微调沟；28是以至少覆盖电阻层24的方式设置的由硼硅酸铅玻璃等或环氧树脂等构成的保护层。29是根据需要在基板21的侧面上，以与上面电极层22和下面电极层23电气连接的方式设置的由银和玻璃的混合材料等构成的侧面电极层；30是根据需要以覆盖侧面电极层29、上面电极层22的露出部分和下面电极层23的露出部分的方式设置的用镀镍等形成的第一镀层；31是根据需要以覆盖第一镀层30的方式设置的第二镀层。
下面，参照附图说明具有以上构造的电阻器的制造方法。
图2、图3是示出本发明实施例1的电阻器的制造方法的工序图。
首先，如图2(a)所示，在具有纵向和横向的分割沟41的氧化铝等构成的薄板42上，以跨过分割沟41的方式丝网印刷银和玻璃的混合浆料并干燥，然后在带式连续焙烧炉中约850℃的温度下焙烧预制约45分钟，形成上面电极层43。另外，根据需要，也可以在薄板42下表面的与上面电极层43相对的位置上丝网印刷银和玻璃等的混合浆料并干燥，在形成上面电极层的同时形成下面电极层(图中未示出)。
然后，如图2(b)所示，为了实现上面电极层43之间的电连接，在薄板42的上表面上以与上面电极层43的一部分重叠的方式丝网印刷氧化钌和玻璃的混合浆料并干燥，用带式连续焙烧炉在850℃下预制约45分钟，形成电阻层44。
然后，如图2(c)所示，为了修正电阻层44的电阻值，用激光等形成第一微调沟45，考虑到成品之前的工程变化，将其值微调到成品电阻值的85％。
然后，如图2(d)所示，以覆盖电阻层44的上表面的方式，丝网印刷硼硅酸铅玻璃的浆料并干燥，用带式连续焙烧炉在620℃下预制约45分钟，形成电阻恢复层46。
然后，如图3(a)所示，为了微修正电阻层44(图中未示出)的电阻值，用激光等形成第二微调沟47。
然后，如图3(b)所示，以至少覆盖电阻层44(图中未示出)的上表面的方式，丝网印刷硼硅酸铅玻璃的浆料并干燥，用带式连续焙烧炉在620℃下预制约45分钟，形成保护层48。
然后，如图3(c)所示，以使上面电极层43露出的方式从基板侧面沿分割沟41进行切割，形成长方形的基板49。
然后，根据需要，如图3(d)所示，以与上面电极层43部分重叠的方式在长方形基板49的侧面上，形成侧面电极层50。
然后，如图3(e)所示，将长方形基板49逐片分割，得到单片的基板51。
最后，根据需要，以覆盖上面电极层43和下面电极层的露出部分和侧面电极层50的方式，用镀镍等形成第一镀层(图中未示出)，并以覆盖该第一镀层的方式用镀锡和铅的合金等的方式形成第二镀层(图中未示出)。由此完成了电阻器。
另外，作为本发明实施例1中的保护层的材料，说明了用银和玻璃的混合材料的情形，但如果用环氧树脂或氟树脂等树脂材料也是可以的。
另外，作为本发明实施例1中的侧面电极层50的材料，说明了用银和玻璃的混合材料的情形，但如果用环氧树脂或氟树脂等树脂材料也是可以的。
下面结合附图说明如上所述构成和制造的电阻器的作用。
图4(a)(b)是本发明实施例1的制造方法的各工序后的电阻层电流噪声与电阻值精度的关系图；图4(a)是作为本发明实施例1中的主要部分的保护层是玻璃时的情况；而图4(b)是作为本发明实施例1中的主要部分的保护层是树脂时的情况。从图可以看出，与第一微调工序之后的电流噪声相比，电阻恢复层形成之后的电流噪声大大减小。这是因为，烧制电阻恢复层时软化和熔融的电阻恢复层中的玻璃成分浸入第一微调工序中形成的微裂纹中，修复了劣化的电阻层。
而且，第二微调工程是为了把在电阻恢复层形成工序时的某些恶化的电阻值分布进一步向预定值调整的提高精度的微修正工序，第一微调工序的修正电阻值为预定电阻值的80％以上，第二微调工序的电阻值修正倍数可以是第二微调工序之前的电阻值的1.3倍以下，所以可以抑制电流噪声的恶化。相反地，如果施加1.3倍以上倍数的微调，电流噪声就会和现有电阻器同样地，非常恶化。
由于上述作用，本发明实施例1中的电阻器直到成品都可以保持电流噪声的优良状态，可以得到电阻值可修正且电流噪声满意的电阻器。
另外，对于电阻值精度，在保护层是玻璃的情况下，因在其烧制时易产生工程变化，与第二微调工序之后相比，电阻值偏差增大。现有电阻器中也有同样的现象，与现有电阻器相比，本发明实施例1中的电阻器由于在保护层烧制前电阻层劣化程度小，工程变化的偏差也小，所以可以获得电阻值精度更高的电阻器。而在保护层是树脂的情况下，由于保护层形成工序与其以后的工序中的工序变化几乎没有偏差，第二微调工序后的精度就是成品的电阻值精度。因此，与保护层是玻璃的场合相比，可获得电阻值精度更高的电阻器。
另外，对于该电阻值精度，决定最终电阻值的第二微调工序的微调精度是重要的，而对于第一微调精度不要求象第二微调精度那样高。因此，从生产率上考虑，在第一微调工序中，每一激光脉冲的电阻层切削量，即所谓进刀量可以比第二微调工序中的进刀量大。
由于上述各作用，可以获得电流噪声和电阻值精度优良的电阻器。
另外，由于根据需要设置了下面电极层和侧面电极层，不管把本发明实施例1的电阻器的正面和背面的任何一面安装在安装基板上，都可使安装稳定。
下面，说明本发明实施例1的电阻器的电流噪声和电阻值精度与现有电阻器比较的结果。(实验方法)
分别测量了1005型的成品电阻值为10kΩ的现有电阻器、和本发明实施例1的保护层分别是玻璃和树脂的电阻器的电流噪声和电阻值分布。其中采用Quan-tech公司制造的1315C型设备测量电流噪声。(实验结果)
表1示出现有电阻器和本发明实施例1的电阻器的电流噪声和微调精度分布。表1
    现有电阻器     本发明实施例1的电阻器
保护层：玻璃 保护层：树脂
  电流噪声(dB)  1.8～10.5  -2.1～-0.5  -1.9～0.0
电阻值精度(％)  1.22  0.98  0.43
电阻值精度＝3×标准偏差/平均值×100％
从表1可看出，本发明实施例1的电阻器的电流噪声和电阻值精度比现有电阻器的小。(实施例2)
下面参考附图描述本发明实施例2的电阻器及其制造方法。
图5(a)是本发明实施例2中的电阻器的剖面图；图5(b)是该电阻器的俯视立体图。
图5中，61是由氧化铝等构成的基板；62是在基板61的上表面的两侧设置的、由银和玻璃等的混合材料等构成的一对上面电极层；63是在基板61的上面电极层62上以与其部分重叠并电气连接的方式设置的、由氧化钌和玻璃的混合材料或银和钯和玻璃的混合材料构成的电阻层；64是为了将电阻值修正到预定的电阻值，而用激光等在电阻层63上设置的第一微调沟；65是以至少覆盖电阻层64的方式设置的由软化点为500～600℃的硼硅酸铅玻璃等构成的电阻恢复层；66是为了将电阻值微修正到预定值而用激光等在电阻层63上设置的第二微调沟；67是以至少覆盖电阻层63的方式设置的由硼硅酸铅玻璃等或环氧树脂等构成的保护层。68是根据需要以覆盖上面电极层62的露出部分的方式设置的用镀镍等形成的第一镀层；69是根据需要以覆盖第一镀层68的方式设置的第二镀层。
下面，参照附图说明具有以上构造的电阻器的制造方法。
图6、图7是示出本发明实施例1的电阻器的制造方法的工序图。
首先，如图6(a)所示，在具有纵向和横向的分割沟71的氧化铝等构成的薄板72上，以跨过分割沟71的方式丝网印刷银和玻璃的混合浆料并干燥，然后在带式连续焙烧炉中约850℃的温度下焙烧预制约75分钟，形成上面电极层73。
然后，如图6(b)所示，为了实现上面电极层73之间的电连接，在薄板72的上表面上以与上面电极层73的一部分重叠的方式丝网印刷氧化钌和玻璃的混合浆料并干燥，用带式连续焙烧炉在850℃下预制约45分钟，形成电阻层74。
然后，如图6(c)所示，为了修正电阻层74的电阻值，用激光等形成第一微调沟75。
然后，如图6(d)所示，以覆盖电阻层74的上表面的方式，丝网印刷硼硅酸铅玻璃的浆料并干燥，用带式连续焙烧炉在620℃下预制约45分钟，形成电阻恢复层76。
然后，如图7(a)所示，为了微修正电阻层74(图中未示出)的电阻值，用激光等形成第二微调沟77。
然后，如图7(b)所示，以至少覆盖电阻层74(图中未示出)的上表面的方式，丝网印刷硼硅酸铅玻璃的浆料并干燥，用带式连续焙烧炉在620℃下预制约45分钟，形成保护层78。
然后，如图7(c)所示，以使上面电极层73露出的方式从基板侧面沿分割沟71进行切割，形成长方形的基板79。
然后，如图7(d)所示，将长方形基板79逐片分割，得到单片的基板80。
最后，根据需要，以覆盖上面电极层73的露出部分的方式，用镀镍等形成第一镀层(图中未示出)，并以覆盖该第一镀层的方式用镀锡和铅的合金等形成第二镀层(图中未示出)。由此完成了电阻器。
另外，作为本发明实施例2中的保护层的材料，说明了用银和玻璃的混合材料的情形，但如果用环氧树脂或氟树脂等树脂材料也是可以的。
具有如上结构并如上制造的电阻器的作用与本发明实施例1相同，说明从略。下面，说明本发明实施例1的电阻器的电流噪声和电阻值精度与现有电阻器比较的结果。(实验方法)
分别测量了1005型的成品电阻值为10kΩ的现有电阻器、和本发明实施例2的保护层分别是玻璃和树脂的电阻器的电流噪声和电阻值分布。其中采用Quan-tech公司制造的1315C型设备测量电流噪声。(实验结果)
表2示出现有电阻器和本发明实施例2的电阻器的电流噪声和微调精度分布。
表2
现有电阻器 本发明实施例2的电阻器(保护层：树脂)
  电流噪声(dB)  1.8～10.5  -2.0～-0.1
  电阻值精度(％)  1.22  0.46
电阻值精度＝3×标准偏差/平均值×100％
从表2可看出，本发明实施例2的电阻器的电流噪声和电阻值精度比现有电阻器的小。
根据本发明的电阻器，包括：基板；在该基板上表面的侧边部分设置的一对上面电极层；以与上述上面电极层电气连接的方式设置的电阻层；通过切削上述电阻层而设置的第一微调沟；以至少覆盖上述第一微调沟的方式设置的电阻恢复层；通过切削上述电阻层和电阻恢复层而设置的第二微调沟；以及以至少覆盖上述电阻层和第二微调沟的方式设置的保护层。
根据上述结构，由于设置的电阻恢复层把切削电阻层设置的微调沟覆盖，在该电阻恢复层烧制时软化和熔融的电阻恢复层中的玻璃成分浸入因第一微调工序而在电阻层中形成的微裂纹中，从而将劣化的电阻层修复，由此可使形成电阻恢复层后的电流噪声比第一微调工序后的电流噪声显著减少。另外，由于切削上述电阻层和电阻恢复层而设置的第二微调沟，可以通过第二微调工序对形成上述电阻恢复层时的若干恶化的电阻值分布进行向预定电阻值继续调整的微修正。结果，该电阻器可以进行将电流噪声的优良状态一直保持到成品的电阻值修正，所以可以获得电流噪声和电阻值精度优良的电阻器。

Claims (15)

1.一种电阻器，包括：基板；在该基板上表面的侧边部分设置的一对上面电极层；以与上述上面电极层电气连接的方式设置的电阻层；通过切削上述电阻层而设置的第一微调沟；以至少覆盖上述第一微调沟的方式设置的电阻恢复层；通过切削上述电阻层和电阻恢复层而设置的第二微调沟；以及以至少覆盖上述电阻层和第二微调沟的方式设置的保护层。
2.一种电阻器，包括：基板；在该基板上表面的侧边部分设置的一对上面电极层；以与上述上面电极层电气连接的方式设置的电阻层；通过切削上述电阻层而设置的第一微调沟；以至少覆盖上述第一微调沟的方式设置的电阻恢复层；通过切削上述电阻层而设置的第二微调沟；以及以至少覆盖上述电阻层的方式设置的保护层。
3.如权利要求1或2所述的电阻器，其中具有在基板下表面的侧边部分设置的一对下面电极层；和以与上述上面电极层和下面电极层电气连接的方式设置的侧面电极层。
4.如权利要求1、2或3所述的电阻器，其中第一微调沟的切削长度设置为把电阻值修正为目标电阻值的80％以上的长度。
5.如权利要求1、2或3所述的电阻器，其中第二微调沟的切削长度设置为使第二微调时的电阻值修正倍数为1.3倍以下，即修正为切削第二微调沟之前的电阻值的1.3倍以下。
6.如权利要求1、2或3所述的电阻器，其中电阻恢复层由软化点为500～600℃的硼硅酸铅玻璃构成。
7.如权利要求1、2或3所述的电阻器，其中保护层由环氧系或氟系树脂材料构成。
8.如权利要求1或2所述的电阻器，其中在基板的侧面设置一对与上面电极层电气连接的侧面电极层。
9.一种制造电阻器的方法，包括下列步骤：在具有分割沟的薄板基板表面上以跨过这些分割沟的上面的方式设置上面电极层；以在上述上面电极层之间提供电气连接的方式设置电阻层；切削上述电阻层设置修正电阻值的第一微调沟；以至少覆盖上述第一微调沟的方式设置电阻恢复层；切削上述电阻层和电阻恢复层形成对电阻值微修正的第二微调沟；以至少覆盖上述电阻层和第二微调沟的上面的方式设置保护层；将形成有上述保护层并具有分割沟的薄板基板分割成长方形基板；以及将上述长方形基板分割成单片的基板。
10.一种制造电阻器的方法，包括下列步骤：在具有分割沟的薄板基板表面上以跨过这些分割沟的上面的方式设置上面电极层；以在上述上面电极层之间提供电气连接的方式设置电阻层；切削上述电阻层设置修正电阻值的第一微调沟；以至少覆盖上述第一微调沟的方式设置电阻恢复层；切削上述电阻层形成对电阻值微修正的第二微调沟；以至少覆盖上述电阻层的方式设置保护层；将形成有上述保护层并具有分割沟的薄板基板分割成长方形基板；以及将上述长方形基板分割成单片的基板。
11.如权利要求9或10所述的制造电阻器的方法，其中还具有在具有分割沟的薄板基板下表面上以跨过基板的这些分割沟并在其下面的方式形成下面电极层的工序，以及在分割成长方形的基板侧面上以与上面电极层和下面电极层电气连接的方式设置侧面电极层的工序、
12.如权利要求9、10或11所述的制造电阻器的方法，其中形成第二微调沟时的进刀量比形成第一微调沟时的进刀量小。
13.如权利要求9、10或11所述的制造电阻器的方法，其中形成电阻恢复层的工序，是丝网印刷软化点为500～600℃的硼硅酸铅玻璃，并在比软化点高30～100℃的温度下烧制的工序。
14.如权利要求9、10或11所述的制造电阻器的方法，其中形成保护层的工序，是丝网印刷环氧系或氟系树脂材料，并在150～200℃的温度下硬化的工序。
15.如权利要求9或10所述的电阻器，其中在将薄板基板分割成长方形的基板后，以与上面电极层电气连接的方式在基板的侧面设置一对侧面电极层。
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