JP2006019323A

JP2006019323A - 抵抗組成物、チップ抵抗器及びその製造方法

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Publication number: JP2006019323A
Application number: JP2004192516A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Moriya; 敏守谷
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2006-01-19

Abstract

【課題】低い体積抵抗率であって、低ＴＣＲの抵抗抵抗組成物及びチップ抵抗器を提供することを目的とする。
【解決手段】絶縁基板１１の上面に配置された抵抗体１２と、該抵抗体１２の両端部に配置された電極１３と、抵抗体１２の主要部を被覆する保護膜１５と、電極１３上に形成されためっき電極１８とを備えるチップ抵抗器であって、抵抗体１２はマンガン（Ｍｎ）：ゲルマニウム（Ｇｅ）を組成比７．０−１３．０ｗｔ％：０．３−１．０ｗｔ％とし、残りを銅（Ｃｕ）で構成した銅・マンガン・ゲルマニウム（Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ）合金薄膜とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、電流検出回路等における電流検出用抵抗器に使用する抵抗組成物、およびその組成物を用いたチップ抵抗器に関するものである。

近時、電子機器等に用いられる電子回路や電源回路における電流検出等の用途のため、低抵抗値であり、かつ低ＴＣＲ（Temperature Coefficient of Resistance：抵抗値の温度係数）特性を有するチップ抵抗器の要求が高まっている。

従来のこの種の薄膜チップ抵抗器は、抵抗体としてニッケル−クロム薄膜を用いていたので、シート抵抗値が１０Ω／口程度以下のものを得ることが困難であった。そのため、このような用途には、例えば、マンガニン系と呼ばれる銅・マンガン・ニッケル（Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉ）合金薄膜からなる抵抗体をスパッタリング等で形成して低抵抗特性を得ていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−４５７０３号公報

しかしながら、銅−マンガン−ニッケル合金薄膜からなる抵坑体であっても、近年において要求される抵抗値に対応することができないという問題がある。例えば、銅−マンガン−ニッケル配合を８６ｗｔ％：１２ｗｔ％１２ｗｔ％とした合金薄膜の場合、厚さ１，０００オングストロームの場合のシート抵抗値は６．５Ω／口で、ＴＣＲは２０×１０^-6／Ｋとなる。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、低い体積抵抗率であって、低ＴＣＲ（例えば、プラスマイナス５０×１０^-6／Ｋ以内）の抵抗組成物およびチップ抵抗器を提供することである。

係る目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として、例えば、以下の構成を備える。すなわち、電流検出回路などに用いられる電流検出用抵抗器に適用できる抵抗組成物であって、マンガン（Ｍｎ）：ゲルマニウム（Ｇｅ）を組成比７．０−１３．０ｗｔ％：０．３−１．０ｗｔ％とし、残りを銅（Ｃｕ）で構成した銅・マンガン・ゲルマニウム（Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ）合金薄膜とする抵抗組成物であることを特徴とする。

または、絶縁基板の上面に配置された抵抗体と、該抵抗体の両端部に配置された電極と、少なくとも前記抵抗体の主要部を被覆する保護膜と、前記電極上に形成されためっき電極とを備えるチップ抵抗器であって、前記抵抗体は銅・マンガン・ゲルマニウム（Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ）合金薄膜からなることを特徴とする。

そして例えば、前記銅・マンガン・ゲルマニウム（Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ）合金薄膜はスパッタリング等により形成されることを特徴とする。

また例えば、前記銅・マンガン・ゲルマニウム（Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ）合金薄膜の組成比は、Ｍｎ：Ｇｅが７．０−１３．０ｗｔ％：０．３−１．０ｗｔ％、残りがＣｕであることを特徴とする。

また、チップ抵抗器の製造を、絶縁基板の表面に前記銅・マンガン・ゲルマニウム（Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ）合金薄膜をスパッタリング等で被着して抵抗体を形成し、該抵抗体の両端都に電極を配置し、前記電極が配置された両端部を除いて前記抵抗体を保護膜で被覆し、露出した前記電極上にめっき電極を形成して行うチップ抵抗器の製造方法とすることを特徴とする。

本発明によれば、抵抗体に銅−マンガン−ゲルマニウム合金薄膜を用いることで、抵抗値が１０Ω以下の低抵抗値領域において、高精度、低ＴＣＲのチップ抵抗器が得られる。

以下、本発明に係る一発明の実施の形態例について添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る一発明の実施の形態例の角形薄膜チップ抵抗器の構造を示す図である。

本実施の形態例のチップ抵抗器は、アルミナ等の絶縁材料で形成される絶縁基板、例えば角形絶縁基板１１の表面に銅（Ｃｕ）・マンガン（Ｍｎ）・ゲルマニウム（Ｇｅ）合金薄膜からなる抵抗体膜１２を備えている。

この銅・マンガン・ゲルマニウム合金薄膜は、本実施の形態例では例えばその厚さが６，０００オングストローム以下である。銅・マンガン・ゲルマニウム合金材料をターゲット材として用いてスパッタリングにより形成される。

また、本実施の形態例は以上の方法に限定されるものではなく、例えばこれ以外に銅とマンガンとゲルマニウム単一の材料を用いて３元スパッタリングにより形成しても良い。

いずれの場合においても、形成される銅・マンガン・ゲルマニウム合金薄膜の組成比は、Ｍｎ：Ｇｅが７．０−１３．０ｗｔ％：０．３−１．０ｗｔ％、で残りがＣｕであることが好ましい。

また、抵抗体１２の両端部近傍には、銅めっき膜等で表面電極１３，１３が形成されている。そして、抵抗体１２の表面電極部以外の部分には、例えばガラスまたは樹脂製の保護膜１５が形成されている。保護膜１５は、例えば下層がガラス膜からなり、上層が樹脂膜からなる二層膜としてもよい。

本実施の形態例のチップ抵抗器には、また絶縁基板１１の裏面側に裏面電極１６が形成され、また表面電極１３から絶縁基板１１の側面、裏面電極１６の側面に跨る端面電極１７か形成されている。

この裏面電極１６は、例えばスパッタリングなどにより１〜２μｍ程度の銅を基板全面に被着し、これをフォトリソグラフィにより所定のパターンに形成することで形成できる。また、端面電極１７は、例えばニッケル-クロムのスパッタリング薄膜で形成できる。

表面電極１３，裏面電極１６、端面電極１７の表面上には、更に、例えばニッケルめっき及びはんだ（すず）メッキ層からなるメッキ電極（外部電極）１８が形成されている。なお、このめっき電極は抵抗値が１Ωより低い場合には、ニッケル−銅−ニッケル−はんだ（すず）の４層めっきとしてもよい。

上述した銅・マンガン・ゲルマニウム合金薄膜は、膜厚を１，０００オングストロームとした場合に、シート抵抗値が４．６〜７．２Ω／□程度の低い抵抗値を得ることが可能であり、かつその時の抵抗温度係数（ＴＣＲ）をプラスマイナス５０×１０^-6／Ｋ以下の低い値に抑えることが可能である。

銅・マンガン・ゲルマニウムの組成割合を変えた場合の例を以下の表１に示す。表１において、試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．２３のシート抵抗値は抵抗体を膜厚１，０００オングストロームに形成した場合の例、試料Ｎｏ．２４のシート抵抗値は抵抗体を膜厚６，０００オングストロームに形成した場合を示している。

本実施の形態例の目的を達成する組成は、表示１の試料Ｎｏ．７，Ｎｏ．８，Ｎｏ．１０，Ｎｏ．１１，Ｎｏ．１２，Ｎｏ．１３，Ｎｏ．１４，Ｎｏ．１５，Ｎｏ．１６，Ｎｏ．１７，Ｎｏ，１８及び膜厚を変えたＮｏ．２４である。

従来のマンガニン系スパッタリング薄膜による抵抗器では、膜厚や抵抗体形状（抵抗体の長さと幅の比）を変えてもシート抵抗が６．５Ω／□程度以下のものを作ることが困難であったが本実施の形態例の組成とすれば、０．５〜１０Ω（特に０．５〜１Ω）程度の低い抵抗値のチップ抵抗器を製造することが可能になる。

即ち、従来のマンガニン系薄膜を用いた抵抗体では、１Ω以下の低い抵抗値を得ようとする場合には６，０００オングストローム以上の膜厚にする必要があるが、６，０００オングストロームを超える膜厚では内部応力により抵抗体皮膜の剥離等が発生しやすく、また、スパッタリング時間が長くなるため実用的ではなかった。

しかしながら本実施の形態例では、銅・マンガン・ゲルマニウム合金薄膜をスパッタリングで形成することにより、その厚さが１，０００オングストロームでシート抵抗値４．６〜７．２Ω／□程度が容易に得られる。

そして、この本実施の形態例の抵抗皮膜の抵抗温度係数（ＴＣＲ）は、±５０×１０^-6／Ｋ以下であり、本実施の形態例の合金薄膜を採用することにより、上記良好な特性を有するチップ抵抗器を実現できる。なお、抵抗値精度については、レーザトリミング等により±０．５％以下の許容差に抑えることも可能である。

次に、以上の構造の本実施の形態例のチップ抵抗器の製造方法について図２を参照して説明する。図２は本実施の形態例のチップ抵抗器の製造方法を説明するための図である。

まず、（ａ）に示すように、シート状のアルミナ等の絶縁材料からなる角形絶縁基板１１の各チップ領域に相当する部分に、上述した銅・マンガン・ゲルマニウム合金薄膜からなる抵抗体１２を配置する。

この抵抗体１２の配置は、例えば、基板全面にスパッタリング等により銅・マンガン・ゲルマニウム合金薄膜を被着し、これをフォトリソグラフィの技術を用いて所定のパターンに加工する。

次に、（ｂ）に示すように、フォトリゾグラフイによりパターンを形成しためっきレジストを堤防にして、表面電極としてめっきにより銅膜１３を抵抗体１２上に形成する。

（ｂ）に示すフィレットレス形実装対応のチップ抵抗器を製造する場合には、例えば５０μｍ程度と厚めに形成する。

次に、（ｃ）に示すように、裏面電極１６を形成する。この裏面電極１６はスパッタリングにより１〜２μｍ程度の銅を基板全面に装着し、これをフォトリソグラフィにより所定のパターンに形成する。そして、必要に応じて、レーザトリミングにより所要精度の抵抗値を得る。

次に、図２の（ｄ）に示すように、樹脂膜をスクリーン印刷等により塗布して加熱硬化することで保護膜１５を形成する。なお、保護膜１５は、必要に応じてガラス膜および／または樹脂膜の組み合わせからなる二層以上の構造としてもよい。

以上の処理は、シート状の多数個取り基板で一括処理により行われるが、この段階で短冊状に分割または切断され、必要に応じて端面電極１７が、例えばニッケル−クロムのスパッタリング等により形成される。その後、更に個々のチップに分割する。

そして、図２の（ｅ）に示すように表面電極１３、裏面電極１６、端面電極１７上にめっき電極１８を形成する。このめっき電極１８は、電解めっきによりまずニッケル（Ｎｉ）めっきを５乃至１０μｍ程度の厚さで被着し、次にはんだ（すず）めっきを同様に５乃至１０μｍ程度の厚さで被着する。これにより図１に示す形状のチップ抵抗器が得られる。

以上説明したように、従来のマンガニン系薄膜を用いた抵抗体では、１Ω以下の低い抵抗値を得ようとする場合には６，０００オングストローム以上の膜厚にする必要があるが、６，０００オングストロームを超える膜厚では内部応力により抵抗体皮膜の剥離等が発生しやすく、また、スパッタリング時間が長くなるため実用的ではなかったが、本実施の形態例によれば、銅・マンガン・ゲルマニウム合金薄膜をスパッタリングで形成することにより、その厚さが６，０００オングストローム以下で０．５ないし１００程度が容易に得る事ができる。

このため、本実施の形態例の抵抗皮膜では、抵抗温度係数（ＴＣＲ）は±５０×１０^-6／Ｋ以下となり、良好な特性を有するチップ抵抗器を実現できる。

本発明に係る一実施の形態例に係るチップ抵抗器の構成図である。本実施の形態例のチップ抵抗器の製造方法を説明するための図である。

符号の説明

１１角形絶縁基板
１２抵抗体膜
１３表面電極
１５保護膜
１６裏面電極
１７端面電極
１８メッキ電極（外部電極）

Claims

電流検出回路などに用いられる電流検出用抵抗器に適用できる抵抗組成物であって、
マンガン（Ｍｎ）：ゲルマニウム（Ｇｅ）を組成比７．０−１３．０ｗｔ％：０．３−１．０ｗｔ％とし、残りを銅（Ｃｕ）で構成した銅・マンガン・ゲルマニウム（Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ）合金薄膜とすることを特徴とする抵抗組成物。
絶縁基板の上面に配置された抵抗体と、該抵抗体の両端部に配置された電極と、少なくとも前記抵抗体の主要部を被覆する保護膜と、前記電極上に形成されためっき電極とを備えるチップ抵抗器であって、
前記抵抗体は銅・マンガン・ゲルマニウム（Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ）合金薄膜からなることを特徴とするチップ抵抗器。
前記銅・マンガン・ゲルマニウム（Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ）合金薄膜はスパッタリング等により形成されることを特徴とする請求項２記載のチップ抵抗器。
前記銅・マンガン・ゲルマニウム（Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ）合金薄膜の組成比は、Ｍｎ：Ｇｅが７．０−１３．０ｗｔ％：０．３−１．０ｗｔ％、残りがＣｕであることを特徴とする請求項２又は請求項３記載のチップ抵抗器。
絶縁基板の表面に前記銅・マンガン・ゲルマニウム（Ｃｕ−Ｍｎ−Ｇｅ）合金薄膜をスパッタリング等で被着して抵抗体を形成し、該抵抗体の両端都に電極を配置し、前記電極が配置された両端部を除いて前記抵抗体を保護膜で被覆し、露出した前記電極上にめっき電極を形成することを特徴とするチップ抵抗器の製造方法。