JP2006013025A - 抵抗器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 湿潤雰囲気で長時間使用しても、抵抗値変化が殆ど生じない、信頼性の高い抵抗器を提供する。
【解決手段】 絶縁体基板１１の表面に電極１２を備え、該電極間に抵抗体１３が配置され、該抵抗体が保護膜１７により被覆されている抵抗器であって、前記抵抗体１３にトリミング溝１４が形成され、該トリミング溝に絶縁材１６を充填した。前記樹脂１６は、シリコン樹脂であることが好ましく、保護膜１７は、エポキシ樹脂であることが好ましい。これにより、電圧を加える耐湿性試験においても、絶縁材１６によりトリミング溝１４の形成領域に水分（湿気）の浸入を防止することができ、信頼性を確保することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、チップ抵抗器等の抵抗器に係り、特に、湿潤雰囲気中で長時間使用しても、抵抗値変化が殆ど生じない、信頼性の高い抵抗器およびその製造方法に関する。

一般に、チップ抵抗器などの抵抗器は、絶縁体基板の表面に一対の電極を備え、該一対の電極間に抵抗体が配置され、該抵抗体が保護膜により被覆されて構成されている。このような抵抗器は、電極間に形成した抵抗体の抵抗値を高精度に調整する場合、その抵抗体の縁辺から内方に向かうトリミング溝をレーザトリマなどにより形成する、所謂、トリミングが行われる。

また、このような抵抗器は、抵抗体を保護するために、抵抗体をガラスおよびまたは樹脂の外装保護膜により被覆することが一般に行われている（例えば、特許文献１参照）。これは、抵抗体を保護膜で被覆することで、抵抗体の機械的な損傷を防止するとともに、湿気（水分）が抵抗体に付着し、金属イオン等の存在による抵抗値の経時的な変化などを防止するためである。
また、抵抗器の耐サージ性を向上するために、トリミング溝を半導性材料の保護膜で被覆し、さらに外装保護膜で被覆することも提案されている（特許文献２参照）。
特開平１０−２８９８０１号公報 特開２０００−２９９２０１号公報

しかしながら、このような抵抗体を覆う外装保護膜が、絶縁体基板の表面に強固に固着して、抵抗体に対して十分な外装強度を確保しつつ耐湿性を向上させているが、湿潤雰囲気中で電圧を加える耐湿性試験を行うと、特に１ＭΩ以上の高抵抗値の抵抗器においては、抵抗値に変化が生じる場合がある。本発明者等が種々検討した結果、「湿潤雰囲気中で抵抗器に電圧を加える耐湿性試験を行うと、抵抗値に変化が生じる場合があるが、その一方で、エポキシ樹脂により外装保護膜を形成する場合でも、トリミングを施していない抵抗体では抵抗値変化は認められない」という事実に気がついた。

上記事実から、湿潤雰囲気中で電圧を加える耐湿性試験では、抵抗体にトリミング溝が形成されている場合に、そのトリミング溝において絶縁性が低下することにより、トリミング溝を被覆する外装保護膜の耐湿性に問題が有るものと考えられる。

本発明は、上述した事情に鑑みて為されたもので、湿潤雰囲気中での長時間使用における抵抗値変化を抑制することができる、信頼性の高い抵抗器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の抵抗器は、絶縁体基板の表面に電極を備え、該電極間に抵抗体が配置され、該抵抗体が保護膜により被覆されている抵抗器であって、前記抵抗体にトリミング溝が形成され、該トリミング溝に絶縁材を充填したことを特徴とするものである。

この発明によれば、抵抗体のトリミング溝に局部的に絶縁材が充填され、トリミング溝の内面が絶縁材により被覆され、これによりトリミング溝に対して十分な耐湿性が確保される。このため、１ＭΩ以上の高抵抗値の抵抗器であっても、電圧を加える耐湿性試験において、抵抗値が殆ど変化しない高信頼性の抵抗器が得られる。

ここで、前記絶縁材としてはシリコン樹脂が、また、前記外装保護膜としてはエポキシ樹脂が好適である。さらに、前記抵抗体表面にはガラスコートを形成することが好ましい。シリコン樹脂は、特にエポキシ樹脂との固着性に問題があるが、トリミング溝内に局部的に充填されていて、その抵抗体全体が外装保護膜により被覆されている。このため、シリコン樹脂の固着性に問題があっても、抵抗体の全体が密着性の良好な外装保護膜により被覆され、トリミング溝の内部にのみシリコン樹脂が充填されているので、抵抗器全体としての外装強度が確保される。すなわち、シリコン樹脂を内部に含むことによる外装保護膜の剥がれ等の問題が生じない。

また、本発明の抵抗器の製造方法は、絶縁体基板の表面に一対の電極と、該電極間に接続する抵抗体とを配置し、前記抵抗体を被覆するマスキング材を配置し、前記マスキング材を貫通して前記抵抗体にトリミング溝を形成することで、抵抗値のトリミング調整を行い、前記マスキング材の表面から前記抵抗体のトリミング溝に絶縁材を充填し、前記マスキング材を除去すると共に、前記トリミング溝に充填された以外の余分な絶縁材を除去し、前記絶縁材を充填したトリミング溝を含む前記抵抗体の全体を保護膜で被覆することを特徴とするものである。

ここで、前記絶縁材は、シリコン樹脂であり、前記マスキング材は、セルロース系の樹脂であることが好ましい。これにより、レーザトリマにより形成した長さおよび幅が不特定のトリミング溝内に、選択的に絶縁材を充填することが可能になる。

総じて本発明によれば、トリミングを行って高精度に抵抗値調整を行った抵抗体のトリミング溝に絶縁材を充填し、トリミング溝を被覆するようにしたものである。従って、電圧を加える耐湿性試験においても、絶縁材によりトリミング溝の形成領域に水分（湿気）の浸入を防止することができ、信頼性を確保することができる。そして、絶縁材が充填される領域は、トリミング溝内の極めて限定された領域であるので、絶縁材の固着強度が低くても、外装保護膜の全体としての外装保護機能を確保することができる。それ故、湿潤雰囲気で長時間使用しても、抵抗値変化が殆ど生じない、信頼性の高い抵抗器を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面に基づいて説明する。図１（ａ）（ｂ）は本発明に係る抵抗器の構成例を示す図である。なお、各図中、同一の作用または機能を有する部材または要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

本発明は、例えば１〜５０ＭΩ程度の高抵抗値の抵抗器に好適に適用することができる。ここで、抵抗器１０は、アルミナなどのチップ状の絶縁体基板１１と、この絶縁体基板１１の両端部に形成されている電極１２と、この電極１２に両端部表面で接続するように絶縁体基板１１の表面に形成されている抵抗体１３と、この抵抗体１３を被覆して保護する外装保護膜１７とから主として構成されている。この抵抗器１０の一例としては、例えば、長さ×幅が1.6mm×0.8mm、2.0mm×1.25mm、3.2mm×1.6mmなどの標準的なチップサイズのチップ抵抗器である。なお、抵抗体１３は、例えば酸化ルテニウム等からなる厚膜抵抗体ペーストパターンをスクリーン印刷後、焼成して形成したものが用いられている。

電極１２は、絶縁体基板１１の両端部の上面に形成された上電極１２ａと、絶縁体基板１１の両端部の下面に形成された下電極１２ｂと、絶縁体基板１１の両端部の端面に形成された端面電極１２ｃと、これら電極１２ａ〜１２ｃを被覆するめっき電極１２ｄと、により構成されている。

抵抗体１３は、絶縁体基板１１の両端部の上電極１２ａに導通接続するように一部が重畳して形成されており、その一部には抵抗体１３の抵抗値を調整するレーザトリミングにより形成されたトリミング溝１４が設けられている。そして、トリミング溝１４には、耐湿性に優れたシリコン樹脂１６が充填されている。すなわち、図１（ａ）（ｂ）に示すように、シリコン樹脂１６は、トリミング溝１４の内部にその側壁を完全に被覆するように充填されている。

さらに、抵抗体１３の表面全体には、シリコン樹脂１６が充填されたトリミング溝１４を含めて、上電極１２ａの一部まで被覆するように、固着力に優れたエポキシ樹脂による外装保護膜１７が形成されている。従って、シリコン樹脂１６は、極めて細いトリミング溝１４内に局部的に閉じこめられて充填されている。

なお、エポキシ樹脂は外装強度とともに耐湿性にも優れるが、上述したように湿潤雰囲気中で電圧を加える耐湿性試験で、特に１ＭΩ以上の高抵抗値の抵抗体にトリミング溝が形成されている場合には、エポキシ樹脂の耐湿性は必ずしも十分ではない。シリコン樹脂は、エポキシ樹脂よりもさらに耐湿性に優れ、抵抗体１３に設けられたトリミング溝１４に対して十分な耐湿性を発揮する。

したがって、抵抗体１３のトリミング溝１４が形成された部分は、局部的にシリコン樹脂１６により被覆されて、湿気（水分）が侵入しないように十分な耐湿性が確保されている。また、その抵抗体１３の全体は、シリコン樹脂１６が充填された領域を含めて外装保護膜１７が強固に固着・被覆して、外装面としての保護性能が確保されている。

なお、シリコン樹脂１６は、セラミック基板１１及び抵抗体１３及び外装保護膜（エポキシ樹脂）１７に対する固着力が低いという問題点がある。しかしながら、シリコン樹脂１６は、セラミック基板１１と抵抗体１３の側壁と外装保護膜１７とに囲まれて存在し、レーザトリミング溝１４は、実際には極めて細い溝であるので、周囲の材質との固着力の低さは問題とならず、外装保護膜１７の剥離等の問題が生じない。

なお、図１（ａ）（ｂ）に示す例では、トリミング溝１４が１本であり、これにより抵抗値の調整を行う例について示しているが、トリミング溝１４が複数本ある場合においても、同様にこのトリミング溝を耐湿性の高いシリコン樹脂で埋め込むようにしてもよいことは勿論である。また、トリミング溝に埋め込む樹脂は、シリコン樹脂に限らず、トリミング溝に埋め込んで耐湿性を改善することができ、抵抗器の信頼性を向上することができる材料を用いることができる。

また、トリミング溝１４を単に抵抗値の調整の目的ではなく、例えばジグザグの電流の迂回路を形成する目的で、耐サージ性を向上した高抵抗値の抵抗器を形成する場合にも、上記トリミング溝に耐湿性の高い樹脂を埋め込むことにより、電圧印加時の耐湿性試験における信頼性を向上することができる。

次に、この抵抗器１０の製造方法について、図２の工程図を参照して説明する。まず、図２（ａ）に示すように、絶縁体基板１１を準備する。なお、実際には多数個取りの大判のセラミック基板が用いられるので、その１区画分（チップ）に相当する部分のみを図示する。

次いで、図２（ｂ）に示すように、例えば、Ａｇ／Ｐｄ等からなる厚膜電極材料ペーストをスクリーン印刷によりパターン形成し、高温で焼成することにより、絶縁体基板１１の表面に設けた上電極１２ａおよび裏面に設けた下電極１２ｂを形成する。

次いで、図２（ｃ）に示すように、酸化ルテニウム系の厚膜抵抗体材料ペーストをスクリーン印刷によりパターン形成し、高温で焼成することにより、絶縁体基板１１両端部の上電極１２ａに一部が重畳した抵抗体１３を形成する。

なお、上電極１２ａや下電極１２ｂとしては、ニクロム等のスパッタリングなどによる薄膜電極を形成してもよい。また、抵抗体１３としては、Ｎｉ−Ｐなどの無電解めっきや、ニクロム等のスパッタリングなどによる薄膜抵抗体を形成してもよい。

次いで、図２（ｄ）に示すように、抵抗体１３を被覆するプリガラス層１５を形成する。これは、プリガラス層を形成する厚膜ガラスペーストをスクリーン印刷によりパターン形成し、焼成することにより形成する。このプリガラス層１５は、レーザトリミング時のマイクロクラックの発生防止に有効である。

次いで、図２（ｅ）に示すように、マスキング材１８をプリガラス層１５の上面に被覆するように形成する。マスキング材１８は、絶縁性のコーティング樹脂膜であり、例えばセルロース系の樹脂材料が用いられる。この樹脂材料ペーストをスクリーン印刷によりプリガラス層１５のパターンと略一致するようにパターン形成し、加温硬化することによりマスキング材１８のコーティング樹脂膜を配置する。このマスキング材１８は、電気的に不活性であり、絶縁性を有し、レーザトリミングによって切削が可能であり、かつレーザトリミング後に洗浄により選択的に除去が可能である等の特徴を備えている。

なお、この例では、マスキング材の樹脂材料ペーストをスクリーン印刷によりプリガラス層１５のパターンと略一致するようにパターン形成しているが、マスキング材の形成領域は、レーザ光が照射されるトリミング溝の形成領域がカバーされていればよい。

次いで、図２（ｆ）および図３（ａ）に示すように、上電極１２ａにプローブを当接させて抵抗体１３の抵抗値を測定しつつ、例えば、レーザ光を照射してその抵抗体材料を切削除去するレーザトリマにより、抵抗体１３の平面視縁辺部から内方に向かうトリミング溝１４を形成して、抵抗体１３の抵抗値を目標の抵抗値に高精度に調整する。この時、抵抗体１３の上層に設けられたプリガラス層１５及びマスキング材１８にもレーザ光が照射されるので、同様に材料が切削除去され、トリミング溝１４と一致した貫通孔が形成される。なお、図３（ａ）に示すように、マスキング材１８はトリミング時の抵抗値測定のため、電極１２ａの上部には掛からないように形成する。また、トリミング溝１４の形成領域が十分にカバーされるように形成する。

次いで、図２（ｇ）および図３（ｂ）に示すように、シリコン樹脂ペースト１６ａをスクリーン印刷によりパターン形成するとともに、トリミング溝１４にシリコン樹脂ペースト１６ａを充填する。このシリコン樹脂ペーストパターンの形成領域は、レーザトリミングにより切削されるトリミング溝１４の予定される形成領域を全てカバーするように形成するので、トリミング溝１４内に、樹脂ペーストが充填される。なお、シリコン樹脂ペースト１６ａは、トリミング溝１４を完全に覆うと共に、マスキング材１８からはみ出すことの無いように形成する。シリコン樹脂ペースト１６ａがマスキング材１８からはみ出すことにより、外装保護膜１７による基板への密着性・絶縁性を損なうことを防止するためである。この後に、例えば２００℃程度で加温して熱硬化させ、固体のシリコン樹脂１６を形成する。これにより、加温硬化したシリコン樹脂１６により抵抗体１３内のトリミング溝１４が充填される。

次いで、図２（ｈ）および図３（ｃ）に示すように、洗浄によりマスキング材１８を選択的に除去する。洗浄は、水又はアルコール系溶媒を用い、超音波を印加することで、マスキング材１８を下地のプリガラス層１５等を損なうことなく選択的に溶解して除去する。このマスキング材１８の除去に伴い、その上部とマスキング材の貫通孔内部に残っている余分のシリコン樹脂がマスキング材１８とともに除去される。これにより、抵抗体１３内のトリミング溝１４に固体のシリコン樹脂１６が充填された状態となり、表面にプリガラス層１５が露出する。

次いで、図２（ｉ）に示すように、固着力の高いエポキシ樹脂ペーストをスクリーン印刷により、絶縁体基板１１両端部の上電極１２ａの一部や両側辺側の絶縁体基板１１の露出した表面までを含めて抵抗体１３の全体を被覆する。この後に例えば２００℃で加温して熱硬化させることで外装保護膜１７を形成する。

このようにして、各チップ区画毎に上電極１２ａ、下電極１２ｂ、抵抗体１３、トリミング溝１４、これに充填したシリコン樹脂１６、外装保護膜１７を形成した多数個取りのセラミック基板が出来上がる。これを、短冊状に切断・分割した後に、例えば、スパッタリングなどにより上電極１２ａおよび下電極１２ｂに導通する端面電極１２ｃを両端部端面に形成する。この後に、各チップ区画毎に切断・分割し、上電極１２ａ、下電極１２ｂ、端面電極１２ｃの露出表面全体にめっき電極１２ｄを形成し、捺印・製品検査等を行って完成品とする。

このように本実施形態においては、トリミング溝１４に耐湿性に優れたシリコン樹脂１６を選択的に充填することができる。そして、トリミング溝１４の側壁を耐湿性に優れたシリコン樹脂により被覆することができる。したがって、抵抗体１３をトリミングして高精度な抵抗値調整を行った抵抗器１０は、湿潤雰囲気中で使用して電圧を加える場合にも、１ＭΩ以上の高抵抗値を有する抵抗器であっても、トリミング溝１４周辺でリーク電流を発生させてしまうことがなく、抵抗値変化を生じることなく、信頼性高く使用することができる。

なお、抵抗体１３は、絶縁体基板１１両端部の上電極１２ａ，１２ａ間で目標の抵抗値（例えば、１ＭΩ〜５０ＭΩの高抵抗）および耐サージ容量を有するように蛇行する電流経路に形成するようにしてもよい。この際、電流経路形成のために、トリミング溝を形成し、ここに耐湿性に優れたシリコン樹脂を埋め込むようにしてもよい。

なお、上述の説明は、主として厚膜型のチップ抵抗器に適用した例についてのものであるが、薄膜型のチップ抵抗器についても同様に適用が可能である。また、チップ抵抗器に限らず、ネットワーク素子や、集積回路の一部品としての厚膜抵抗器や薄膜抵抗器にも同様に適用が可能である。

なお、これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明に係る抵抗器の実施形態を示す図であり、（ａ）はその全体構成を示す一部透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。 上記抵抗器の製造方法を説明する工程図である。 （ａ）は、図２（ｆ）に対応した上記抵抗器の平面図であり、（ｂ）は、図２（ｇ）に対応した上記抵抗器の平面図であり、（ｃ）は、図２（ｈ）に対応した上記抵抗器の平面図である。

符号の説明

１０ 抵抗器
１１ 絶縁体基板
１２ 電極
１３ 抵抗体
１４ トリミング溝
１６ 絶縁材
１７ 外装保護膜
１８ マスキング材

Claims (6)

1. 絶縁体基板の表面に電極を備え、該電極間に抵抗体が配置され、該抵抗体が保護膜により被覆されている抵抗器であって、
   前記抵抗体にトリミング溝が形成され、該トリミング溝に絶縁材を充填したことを特徴とする抵抗器。
2. 前記絶縁材は、シリコン樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
3. 前記抵抗体は、エポキシ樹脂からなる保護膜により被覆されていることを特徴とする請求項１または２に記載の抵抗器。
4. 絶縁体基板の表面に一対の電極と、該電極間に接続する抵抗体とを配置し、
   前記抵抗体を被覆するマスキング材を配置し、
   前記マスキング材を貫通して前記抵抗体にトリミング溝を形成することで、抵抗値のトリミング調整を行い、
   前記マスキング材の表面から前記抵抗体のトリミング溝に絶縁材を充填し、
   前記マスキング材を除去すると共に、前記トリミング溝に充填された以外の余分な絶縁材を除去し、
   前記絶縁材を充填したトリミング溝を含む前記抵抗体の全体を保護膜で被覆することを特徴とする抵抗器の製造方法。
5. 前記絶縁材は、シリコン樹脂であることを特徴とする請求項４記載の抵抗器の製造方法。
6. 前記マスキング材は、セルロース系の樹脂であることを特徴とする請求項４記載の抵抗器の製造方法。

Images