【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ抵抗器、多連ネットワークなどのように電極部分にメッキを施すタイプの抵抗器の構造に関するものであり、特に硫化雰囲気に強い抵抗器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来使用されている抵抗器の断面を図３に示す。抵抗器は、一般に、１次電極と２次電極には通常銀もしくはパラジウムを５％以下含む銀パラジウムを、絶縁体にはガラスまたは樹脂を、抵抗体にはＲｕ酸化物とガラスを主成分とした厚膜組成物を印刷・焼成または硬化して製造される。Ｎｉメッキ層は１次電極と２次電極が銀など半田に溶け込み易い金属で形成されており抵抗器を実装するときに使われる半田付け工程において断線することを防ぐ目的で行われる。Ｎｉは半田に溶けずらい金属であるためこのＮｉ層でその下部にある半田に溶け易い電極層を半田から守っている。しかしＮｉは逆に半田に濡れずらくそのままでは半田工程で半田が付きずらい不具合が発生する。そのためＮｉメッキ層の上にさらに半田（および錫）メッキが施される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この構造の抵抗器は一般的には信頼性に優れると評価されているが、硫化雰囲気に曝されると数ヶ月から数年で断線するという致命的な欠点が発生する。硫化物は我々が生活する環境においても大気中に存在する。特に火山地帯ではその濃度は高い。
【０００４】
そのため従来から電子部品に対し硫化試験が実施され耐硫化に対しての良し悪しを評価してきた。ＪＥＩＤＡ−２５−１９７４（日本電子工業振興協会発行「印刷配線板用コネクタ 硫化試験方法」）はその試験の１つである。抵抗器に対しても過去試験されてきているが硫化に対しては弱い部品という認識がされている。
【０００５】
このため、抵抗器における硫化による腐食を防止する目的で、下記文献に記載の発明が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１８４６０２号公報
【特許文献２】特開２００２−６４００３号公報
特許文献１に記載の発明では、本発明における１次電極の上にニッケル系樹脂層を設け、雰囲気と１次電極を隔離しようとするものであるが、ニッケル系樹脂層を設ける工程が増え，従来の工程をそのまま使用できない欠点がある。
また、特許文献２に記載の発明では、本発明における１次電極の上にＰｄ５％以上を含む銀系層を設けるものであるが、やはりＰｄ５％以上を含む銀系層を設ける工程が増え，従来の工程をそのまま使用できない欠点がある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、硫化の防止を著しく向上させることができる新規な構造の抵抗器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、本発明は、電極部分にメッキを施す構造の抵抗器において、１次電極とメッキが直接接触せず、２次電極にのみメッキが施されてなることを特徴とする構造の抵抗器を採用するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
従来の抵抗器が実装された後の表面はガラス、半田もしくはＮｉで覆われている。これらの材料は硫化に対し本来強い材料であり硫黄成分によりアタックされることは無い。そこで実際に硫化試験を繰り返し、発生する硫化物の調査などを実施し断線に導かれるプロセスを詳細に調査した。
【０００９】
その結果、抵抗器をプリント基板に半田で実装した後に、図３中絶縁体▲２▼の両端部分からＮｉメッキ膜がめくれ上がり、その下層である硫化に対し著しく弱い銀膜（１次電極）の極一部が図３の奥行き方向にライン状に露出し、そこから銀の硫化が始まる。このめくれ上がりは、１次電極とＮｉメッキ膜とはアンカーボンドで結合しているだけであり、半田付けの半田溶融・凝固の際の収縮によりメッキ膜の先端に発生すると考えられる。
【００１０】
銀の硫化物に導電性はなく、この部分は導電の主要経路であり、銀膜は５−１０μｍと非常に薄いためやがて断線にまで至ってしまうことが判明した。銀の硫化は銀の外方拡散によって進行するため一部から硫化が始まると進行は止まらず断線にまで至ってしまう。
【００１１】
この問題を解決するために下層の銀膜（１次電極）の耐硫化性を向上させる手段がある。接点材料などでは周知の事実であるが、銀の換わりに金を使う、銀に多量のパラジウムを添加する方法がある。銀の含有量に対し１０ＷＴ％以上添加すれば大きな効果が得られる。しかしこれらの技術では大幅な価格上昇を伴い実用的ではない。上記課題を安価に解決するために、下記のような新しい構造の抵抗器を発明したものである。
【００１２】
図１にその抵抗器の断面を示す。１次電極のほとんどを絶縁体▲２▼で覆い、その絶縁体▲２▼の両端上を２次電極で覆う構造である。これにより１次電極とメッキが直接接触せず、２次電極にのみメッキが施される構造の抵抗器を形成できる。この構造だと実装後にＮｉメッキ膜がめくれ上がったとしてもその下層は電極▲２▼の先端部分でありそこから硫化が進行しても導電の主要なルートからはるかに遠いため断線に及ぶまでには従来構造とは比較にならない程に長い時間を要するようになり、著しく硫化に強い抵抗器となる。
【００１３】
したがって、１次電極は高価なパラジウムを多く添加せずに安価に形成することが可能になる。しかも印刷形状だけの変更であるため従来と全く同じ工法が使用できるメリットもある。図１に示す構造において絶縁体▲２▼を２層（絶縁体▲２▼＋絶縁体▲３▼）に分けることによっても全く同じ効果は得られる。その断面を図２に示す。新たに絶縁体▲３▼が形成されている。また、工程において絶縁体と２次電極を同時に焼成することも本発明の効果を無くすことにはならない。
【００１４】
次に、本発明の抵抗体の製造工程を説明する。ここで、本発明の抵抗体の製造工程は従来例の製造工程を流用できるものである。ちなみに、図４に従来の抵抗器の製造工程を示す。基板となるのはアルミナ基板である。フォルステライトなど耐火性であれば使用可能だが絶縁性など信頼性に優れるアルミナが一般的である。抵抗器のサイズはＪＩＳなどで規格化されているが、一度に多量の生産を可能にするため各サイズに分割可能なようにスリットが入った数インチ角のものが使われる。メッキ、分割工程以外の工程で使われる材料は一般的にはペースト状の厚膜組成物であり次のようなものが使われる。１次電極、裏面電極、２次電極には６０〜８０ｗｔ％Ａｇ、０〜５ｗｔ％Ｐｄ、ガラス０〜１５ｗｔ％、ビヒクル２０〜４０ｗｔ％からなる厚膜組成物、絶縁体▲１▼、▲２▼にはメッキ浴に腐食されない程度の耐酸性を有するガラス５０〜８０ｗｔ％、顔料０〜２０ｗｔ％、ビヒクル１５〜３０ｗｔ％からなる厚膜組成物、抵抗体にはルテニウム酸化物１〜３０ｗｔ％、銀０〜７０ｗｔ％、パラジウム０〜７０ｗｔ％、ガラス１〜８０ｗｔ％、ビヒクル２０〜３５ｗｔ％からなる厚膜組成物が用いられる。
【００１５】
しかし、本発明は抵抗器の構造に関するものであり、使われる材料を選ぶものではない。電極に銀と同じに硫化に弱い銅系の材料を使用した場合にも有効である。また上記高温で焼結タイプの材料だけでなく樹脂などを使った低温で硬化させるタイプの材料で形成させても同様の効果が得られる。
【００１６】
本発明は図４と同様な工法で製造できる。従来、絶縁体▲２▼の部分は絶縁体▲１▼を覆う大きさで形成されていたが、これを抵抗器の両端近くまでの大きさで形成することに特徴がある。これにより２次電極を従来と同様に形成しメッキすれば１次電極とＮｉメッキが接触しない構造の抵抗器が完成する。なお、絶縁体▲２▼の部分を大きく形成する代わりに、絶縁体▲１▼を抵抗器の両端近くまでの大きさで形成してもよい。
【００１７】
この絶縁体▲２▼のパターンの大きさは小さすぎると１次電極が露出しＮｉメッキが付いてしまい従来と同じ構造になってしまう。逆に大きすぎ１次電極の両端まで覆ってしまうと１次電極と２次電極の接触が取れず導通の無い抵抗器になってしまう。絶縁体▲２▼と２次電極の重なりは１次電極が露出しないようにするために最低でも１０μｍは必要であり、理想的には５０μｍ〜２００μｍが確実である。絶縁体▲２▼の厚さは１次電極を覆っていれば問わないが５μｍ以上が望ましい。
【００１８】
本発明の抵抗器は２次電極を絶縁体▲２▼まで深く印刷することによっても実施可能である。しかし２次電極を印刷する際の下地は平板ではなく、特殊な印刷工法が採られる。そのため安定して深く印刷することは大きく歩留まりを落とすことになる。さらに深すぎると電極間隔を狭くすることに繋がるため定格より高い電圧が印加されたときの絶縁性に問題を生じることになる。
【００１９】
（実施例、比較例）
図４に示す工程の通りに長さ１．６ｍｍ、幅０．８ｍｍのサイズの抵抗器を製造した。使用した材料は下記の表１に示す。これら２種類の材料系（材料系１、材料系２）で従来の構造をもつ抵抗器（比較例）と本発明の抵抗器（実施例）を製造した。従来のものは絶縁体▲２▼を絶縁体▲１▼の一回り大きなサイズに１次電極が露出するように形成し、１次電極と２次電極の両方の上にＮｉメッキが施されるようにした。本発明の構造をもつものは絶縁体▲２▼を大きく形成させ２次電極との重なりが１５０μｍになるようにした。これによりＮｉメッキは２次電極にのみ施された。絶縁体▲２▼と２次電極の形成は材料系１の場合は６００°Ｃで焼成、材料系２の場合は１５０°Ｃで硬化で行った。硫化の進行を抵抗値で測定するため抵抗体にはシート抵抗値約２０ｍΩの導体組成物を使用した。
【００２０】
【表１】
【００２１】
完成した抵抗器を抵抗値を測定できるプリント基板に共晶半田に２３０°Ｃで実装した。これらの２材料系、２構造の４種類の抵抗器で硫化試験を実施した。試験条件はＪＥＩＤＡ−２５−１９７４と同じ方法で行った。硫化の程度は抵抗値の変化率で測定した。各測定個数は１００個である。硫化が進行すれば抵抗値は上昇しいずれ無限大にまで至る。
【００２２】
下記の表２に２０００時間後の抵抗値変化率を示す。材料系によらず従来構造の抵抗器では大きな抵抗値上昇が測定されたのに対し、本発明の抵抗器では全く抵抗値上昇は見られない。硫化に対し著しい向上が認められる。
【００２３】
【表２】
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、１次電極とメッキが直接接触せず、２次電極にのみメッキが施される構造の抵抗器にすることにより若しく耐硫化性を向上させることができる。また従来工法と同じ方法が使用できるため比較的安易に製造することが可能である。さらに、これまで耐硫化性を落ちることを恐れ１次電極のＰｄ含有量を減らすことができなかったが、この発明によりさらにＰｄ含有量を減らすことが可能になり低価格化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例の抵抗器を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施例の抵抗器を示す断面図である。
【図３】図４は、従来例の抵抗器を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明と従来例の抵抗器の製造工程を説明するためのブロック図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a type in which an electrode portion is plated, such as a chip resistor and a multiple network, and more particularly to a resistor that is resistant to a sulfurizing atmosphere.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 shows a cross section of a conventionally used resistor. In general, a resistor mainly includes silver or palladium containing 5% or less of silver or palladium for a primary electrode and a secondary electrode, glass or resin for an insulator, and Ru oxide and glass for a resistor. The thick film composition is manufactured by printing, baking or curing. The Ni plating layer is made of a metal in which the primary electrode and the secondary electrode are easily dissolved in solder such as silver, and is provided for the purpose of preventing disconnection in a soldering process used when mounting a resistor. Since Ni is a metal which does not easily dissolve in solder, this Ni layer protects an electrode layer below it that is easily soluble in solder from solder. However, on the contrary, Ni does not easily get wet with the solder, and if it is used as it is, a problem occurs that the solder does not easily stick in the soldering process. Therefore, solder (and tin) plating is further performed on the Ni plating layer.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Although a resistor having this structure is generally evaluated as having excellent reliability, it has a fatal disadvantage that it is disconnected in months to years when exposed to a sulfurizing atmosphere. Sulfides are also present in the atmosphere in the environment in which we live. The concentration is particularly high in volcanic areas.
[0004]
For this reason, a sulfurization test has been conventionally performed on electronic components to evaluate the quality of the sulfuration resistance. JEIDA-25-1974 (published by the Japan Electronic Industry Development Association, “Method for testing sulfuration of connectors for printed wiring boards”) is one of the tests. Although resistors have been tested in the past, they are recognized as being vulnerable to sulfidation.
[0005]
For this reason, the invention described in the following document has been proposed for the purpose of preventing corrosion due to sulfuration in a resistor.
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-184602 [Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-64003 In the invention described in Patent Document 1, a nickel-based resin layer is provided on a primary electrode in the present invention, and an atmosphere is formed. However, there is a disadvantage that the conventional process cannot be used as it is because the number of steps for providing a nickel-based resin layer is increased.
In the invention described in Patent Document 2, a silver-based layer containing 5% or more of Pd is provided on the primary electrode in the present invention. However, the number of steps for providing a silver-based layer containing 5% or more of Pd also increases. There is a disadvantage that the conventional process cannot be used as it is.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a resistor having a novel structure capable of remarkably improving prevention of sulfidation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a resistor having a structure in which an electrode portion is plated, wherein a primary electrode and a plating do not directly contact with each other, and only a secondary electrode is plated. Is adopted.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The surface after the conventional resistor is mounted is covered with glass, solder or Ni. These materials are inherently resistant to sulfidation and are not attacked by sulfur components. Therefore, the sulfurization test was actually repeated, and the sulfides generated were investigated, and the process leading to the disconnection was investigated in detail.
[0009]
As a result, after the resistor is mounted on the printed circuit board by soldering, the Ni plating film is turned up from both ends of the insulator (2) in FIG. Are exposed in a line in the depth direction of FIG. 3 and silver sulfuration starts therefrom. This turn-up is only caused by the anchor bond between the primary electrode and the Ni plating film, and is considered to occur at the tip of the plating film due to shrinkage during solder melting and solidification during soldering.
[0010]
It has been found that silver sulfide has no conductivity, and this portion is a main conductive path, and the silver film is very thin, 5 to 10 μm, and eventually leads to disconnection. Since the sulfuration of silver proceeds by outward diffusion of silver, if sulfuration starts from a part, the progress does not stop and leads to disconnection.
[0011]
In order to solve this problem, there is a means for improving the sulfuration resistance of the lower silver film (primary electrode). As is well known for contact materials, there is a method of using gold instead of silver and adding a large amount of palladium to silver. Great effects can be obtained by adding 10 WT% or more to the silver content. However, these technologies are not practical due to a significant price increase. In order to solve the above-mentioned problems at low cost, a resistor having a new structure as described below has been invented.
[0012]
FIG. 1 shows a cross section of the resistor. Most of the primary electrode is covered with an insulator (2), and both ends of the insulator (2) are covered with a secondary electrode. As a result, it is possible to form a resistor having a structure in which the primary electrode and the plating do not directly contact with each other, and only the secondary electrode is plated. With this structure, even if the Ni plating film is turned up after mounting, the lower layer is the tip of the electrode (2). Requires a long time, which is incomparable with the conventional structure, and is a resistor that is remarkably resistant to sulfidation.
[0013]
Therefore, the primary electrode can be formed at low cost without adding much expensive palladium. In addition, since only the printing shape is changed, there is an advantage that the same method as the conventional method can be used. The same effect can be obtained by dividing the insulator (2) into two layers (insulator (2) + insulator (3)) in the structure shown in FIG. The cross section is shown in FIG. An insulator {circle around (3)} is newly formed. Simultaneously firing the insulator and the secondary electrode in the process does not eliminate the effect of the present invention.
[0014]
Next, the manufacturing process of the resistor of the present invention will be described. Here, the manufacturing process of the resistor of the present invention can use the manufacturing process of the conventional example. FIG. 4 shows a manufacturing process of a conventional resistor. The substrate is an alumina substrate. Alumina, which can be used as long as it is fire resistant such as forsterite, is generally excellent in insulation and reliability. Although the size of the resistor is standardized by JIS or the like, in order to enable mass production at one time, a resistor having a slit of several inches is used so that it can be divided into each size. The material used in the steps other than the plating and dividing steps is generally a paste-like thick film composition, and the following are used. Thick film composition composed of 60 to 80 wt% Ag, 0 to 5 wt% Pd, glass 0 to 15 wt%, vehicle 20 to 40 wt%, insulators (1), (2) ▼ is a thick film composition composed of 50 to 80 wt% of glass having acid resistance not corroded by a plating bath, 0 to 20 wt% of pigment, and 15 to 30 wt% of a vehicle, and 1 to 30 wt% of ruthenium oxide for a resistor. A thick film composition comprising 0 to 70 wt% of silver, 0 to 70 wt% of palladium, 1 to 80 wt% of glass, and 20 to 35 wt% of a vehicle is used.
[0015]
However, the present invention relates to the structure of the resistor and does not select the material to be used. It is also effective when a copper-based material, which is as vulnerable to sulfuration as silver, is used for the electrode. The same effect can be obtained by forming the material not only from the sintering type material at a high temperature but also from a type of a material cured at a low temperature using a resin or the like.
[0016]
The present invention can be manufactured by a method similar to that of FIG. Conventionally, the portion of the insulator (2) has been formed to have a size that covers the insulator (1), but is characterized in that it is formed to have a size near both ends of the resistor. As a result, if the secondary electrode is formed and plated in the same manner as in the prior art, a resistor having a structure in which the primary electrode does not contact the Ni plating is completed. Instead of making the insulator (2) large, the insulator (1) may be formed to have a size near the both ends of the resistor.
[0017]
If the size of the pattern of the insulator {circle around (2)} is too small, the primary electrode is exposed and Ni plating is applied, resulting in the same structure as the conventional one. Conversely, if it is too large and covers both ends of the primary electrode, the primary electrode and the secondary electrode cannot be brought into contact, resulting in a resistor without conduction. The overlap between the insulator (2) and the secondary electrode must be at least 10 μm in order to prevent the primary electrode from being exposed, and ideally 50 μm to 200 μm is assured. The thickness of the insulator (2) is not limited as long as it covers the primary electrode, but is preferably 5 μm or more.
[0018]
The resistor of the present invention can also be implemented by printing the secondary electrode deeply to the insulator (2). However, the base for printing the secondary electrode is not a flat plate, and a special printing method is employed. Therefore, printing stably and deeply greatly reduces the yield. If it is too deep, it will lead to the narrowing of the electrode interval, so that a problem will occur in the insulation when a voltage higher than the rated voltage is applied.
[0019]
(Examples, Comparative Examples)
A resistor having a length of 1.6 mm and a width of 0.8 mm was manufactured according to the process shown in FIG. The materials used are shown in Table 1 below. A resistor having a conventional structure (comparative example) and a resistor of the present invention (example) were manufactured using these two types of material systems (material system 1 and material system 2). In the conventional one, the insulator (2) is formed so as to expose the primary electrode to a size slightly larger than the insulator (1), and Ni plating is applied on both the primary electrode and the secondary electrode. I did it. In the case of the structure having the structure of the present invention, the insulator (2) was formed large so that the overlap with the secondary electrode became 150 μm. Thereby, Ni plating was applied only to the secondary electrode. The insulator (2) and the secondary electrode were formed by baking at 600 ° C. in the case of the material system 1 and by curing at 150 ° C. in the case of the material system 2. In order to measure the progress of sulfuration by a resistance value, a conductor composition having a sheet resistance value of about 20 mΩ was used for the resistor.
[0020]
[Table 1]
The completed resistor was mounted at 230 ° C. on eutectic solder on a printed circuit board capable of measuring the resistance value. Sulfuration tests were performed with these two materials and four types of resistors having two structures. The test conditions were the same as in JEIDA-25-1974. The degree of sulfuration was measured by the rate of change of the resistance value. Each measurement number is 100 pieces. As sulfuration progresses, the resistance increases and eventually reaches infinity.
[0022]
Table 2 below shows the resistance value change rate after 2000 hours. Regardless of the material system, a large increase in the resistance was measured in the resistor having the conventional structure, whereas no increase in the resistance was observed in the resistor of the present invention. Significant improvement in sulfurization is observed.
[0023]
[Table 2]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the sulfuration resistance by using a resistor having a structure in which the primary electrode and the plating are not in direct contact with each other and only the secondary electrode is plated. . Further, since the same method as the conventional method can be used, it can be manufactured relatively easily. Further, although the Pd content of the primary electrode could not be reduced because of the fear of lowering the sulfuration resistance, the present invention allows the Pd content to be further reduced, thereby achieving cost reduction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a resistor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a resistor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing a conventional resistor.
FIG. 4 is a block diagram for explaining a manufacturing process of a resistor according to the present invention and a conventional example.
