JP2006261144A - 抵抗器の製造法及び抵抗器の検測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板１１面に複数の抵抗素子２が形成され、当該抵抗素子２が導電性突起４である外部端子を有する抵抗器の製造法において、マトリクス状に配置された導電性突起４を有する抵抗器６の検測の際に四端子測定を可能とする。
【解決手段】抵抗器の製造法が、抵抗値の検測工程を有し、当該検測工程が、前記導電性突起４にプローブ電極１を当接させて、対となる導電性突起４間に形成された抵抗素子２の抵抗値を測定する工程であり、一つの導電性突起４に当接される上記プローブ電極１が、抵抗素子２間に電流を通電する電流用電極１ａ、及び当該抵抗素子間電圧測定のための電圧用電極１ｂであり、前記導電性突起４が、電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとの間に挿入され且つ当接することで、四端子測定を実現する。
【選択図】図２

Description

本発明は、抵抗器の製造法及び抵抗器の検測装置に関するものである。

はんだボール等の導電性突起を外部端子とする複数の抵抗素子を有する抵抗器については、国際公開第ＷＯ９７／３０４６１号公報、特開２００４−２４７７０７号公報、特開２００５−０１１９２９号公報にその開示がある。

これらの公報はいずれも導電性ボールが基板面にマトリクス状に配置されている構成を開示している。
国際公開第ＷＯ９７／３０４６１号公報 特開２００４−２４７７０７号公報 特開２００５−０１１９２９号公報

上記のようにマトリクス状に配置された導電性突起に対し、従来用いられてきた先端の尖ったプローブ電極の先端部を当接させて抵抗値を検測する従来の技術の適用は困難が伴う。その理由は、マトリクス状に配置された導電性突起それぞれにプローブ電極を割り当てると、限られた空間に多数の前記プローブ電極を高い位置精度で配置しなくてはならないためである。また前記電極プローブから導出される配線の整理も非常に煩雑となる。特に、一般に低抵抗素子の検測に用いられる四端子測定をする場合には、その困難性が倍増する。また、抵抗器の小型化が進み、隣り合う導電性突起間距離が短くなると、さらにその困難性が増す。

そこで本発明が解決しようとする課題は、マトリクス状に配置された導電性突起を有する抵抗器の検測の際に四端子測定を可能とすることである。

上記課題を解決するため、本発明の、基板１１面に複数の抵抗素子２が形成され、当該抵抗素子２が導電性突起４である外部端子を有する抵抗器の製造法は、上記製造法が、抵抗値の検測工程を有し、当該検測工程が、前記導電性突起４にプローブ電極１を当接させて、対となる導電性突起４間に形成された抵抗素子２の抵抗値を測定する工程であり、一つの導電性突起４に当接される上記プローブ電極１が、抵抗素子２間に電流を通電する電流用電極１ａ、及び当該抵抗素子間電圧測定のための電圧用電極１ｂであり、前記導電性突起４が、電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとの間に挿入され、且つ当該電流用電極と電圧用電極の双方に当接することで、四端子測定を実現することを特徴とする。

従来の抵抗器の製造法における抵抗値検測過程では、プローブ電極先端が外部端子に突き当たるよう当接している。それに対して上記本発明の抵抗器製造法における抵抗値検測過程では、導電性突起４が、電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとの間に挿入され且つ当接される。即ち電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとが、導電性突起４のガイドとなって導電性突起４位置精度を高める効果を奏する。

そのような効果が得られることから、上記本発明の抵抗器６の製造法は、マトリクス状に配置された導電性突起４を有する抵抗器６の検測の際に四端子測定を容易に可能とし、本発明が解決しようとする課題を解決している。

上記本発明の抵抗器の製造法において、一つの電流用電極及び／又は一つの電圧用電極が、異なる抵抗素子の隣り合う導電性突起の双方に当接することが好ましい（図１（ａ）及び（ｅ））。プローブ電極１の総数を略半減でき、そのため限られた空間にプローブ電極を高い位置精度で配置する際の困難性が半減する効果が得られるためである。

また本発明の抵抗器の製造法において、抵抗器が、基板１１面に複数の独立した抵抗素子が整列されて形成されるものであることとすることができる。例えば図１（ａ）は、基板１１面に複数の独立した抵抗素子２が整列されて形成され、当該抵抗素子２が導電性突起４である外部端子を有する、いわゆる多連抵抗器の製造法の概要を示している。各々の導電性突起４に電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとが接触しているのがわかる。従って、個々の抵抗素子２が有する一対の導電性突起４に当接する電流用電極１ａ間に通電しながら、当該一対の導電性突起４に当接する電圧用電極１ｂ間の電圧を測定することにより、全ての抵抗素子２の抵抗値を四端子測定できる。

ここで、上記図１（ａ）における各々のプローブ電極１と導電性突起４との接触状態の例を図２（ａ）の側面図に示している。導電性突起４が、電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとの間に挿入されている様子がわかる。前記挿入されることによって、単一のプローブ電極１であっても２以上の導電性突起４と当接することができる。

上記本発明の抵抗器の製造法において、プローブ電極１を、電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとが絶縁物５を介して一体化された複合プローブ電極８とすることができる。図１（ｂ）は、電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとが絶縁物５を介して一体化された複合プローブ電極８を用いた、多連抵抗器の製造法の概要を示している。複合プローブ電極８は、例えば図２（ｂ）に示すように、先細りの電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとを樹脂フィルム等の絶縁物５を介して絶縁性接着剤等で一体化することにより得ることができる。図１（ｂ）において、各々の導電性突起４に電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとが接触しているのがわかる。上記「挿入」の状態は図２（ｂ）に示した。

図１（ｃ）は、図１（ｄ）と同じ位置に共通電極２１を有するネットワーク抵抗器についての上記第３の製造法の概要を示している。図１（ｃ）では、複合プローブ電極８が共通電極２１と重なって作図されるため、共通電極２１を省略した図とした。図１（ｂ）同様、各々の導電性突起４に電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとが接触している。

図１（ｄ）は、図１（ｃ）と同じネットワーク抵抗器の共通電極２１上に存在する導電性突起４へのプローブ電極１の接触を省略した状態であって、上記本発明の抵抗器の製造法の概要を示している。このように両端の導電性突起４のみにそれぞれ電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとを接触させるのみで足りるのは、導電性突起４と共通電極２１が共に導体であるためである。また図１（ｄ）の構成は、配線３の密集を抑制し、且つ配線３数が減ることで複合プローブ電極８から抵抗値測定のための制御部への配線を容易にすると共に、電流の通電や電圧測定の制御の複雑化を抑制できると考えられる利点を有する。ここで、図１（ｄ）の状態では、共通電極２１上に固着された導電性突起４間の抵抗値測定による、当該共通電極２１の断線を確認できない。かかる確認をする必要がある場合は、全ての導電性突起４各々に複合プローブ電極８を配置する図１（ｃ）の状態を採用すべきである。

図１（ｅ）は、中央にある導電性突起４から放射状に８つの抵抗素子２が形成された抵抗器である。中央の導電性突起４に当接している電流用電極１ａと各抵抗素子２他端の導電性突起４に当接している電流用電極１ａとの間に一定電流を流し、双方の導電性突起４に当接する電圧用電極１ｂで測定される電圧とで四端子測定が可能となる。図１（ｆ）に示した、複合プローブ電極８を用いた場合も同様である。

図２（ｃ）は、絶縁板９面に電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとの両者が導電性突起４に接触する程度に近接させて形成し、且つ導電性突起４が電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとの間に挿入できる形状等とした例である。電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとの形成には、印刷回路板製造技術におけるサブストラクト法、アディティブ法、並びに絶縁板９面上に複数の金属線を接着剤等で略平行になるよう固定する手段等によることができる。かかる手段によれば、電流用電極１ａと電圧用電極１ｂから外部への配線の形成が極めて容易になる利点がある。印刷回路板製造技術においては、微細パターンの形成技術が確立されており、前記配線が複雑に絡み合うことなく絶縁板９面に形成できるためである。また上記形成には、セラミック板等の絶縁板９に、スクリーン印刷法により、メタルグレーズ系Ａｇ−Ｐｄ合金ペースト等を用いて導体を形成・焼成する手段もある。更に前記メタルグレーズ系材料に代えて導電性樹脂ペーストを用いることができる。導電性樹脂は柔軟であるため、導電性突起４との良好な接触を得ることができる場合があり、好適である。

上記図２（ｃ）の例において、プローブ電極１が配置される部材が絶縁板９である場合には、全ての導電性突起４の先端高さの均一性（いわゆるコプラナリティ）や導電性突起４の有無を検査できる効果をも有する。この効果は、図２（ａ）及び（ｂ）の構成の抵抗値検測装置を使用した場合においても、絶縁板９に相当するプローブ電極１固定部材を設けることで得ることができる。仮に検測できない（抵抗値が異常に高い）抵抗素子が存在する場合は、前記均一性が低いか、その抵抗素子には導電性突起４が存在していない蓋然性が高く、当該均一性や導電性突起４の有無判断の指標の一つとなるためである。前記均一性について、一定の許容範囲を設けて検査をする場合には、その許容範囲分撓むことの出来る絶縁板９の材質や厚みを選択し、導電性突起４とプローブ電極１面との押圧力を調整することで対応可能である。

上記本発明の、抵抗器の製造法及びこれを基本とした好ましい抵抗器の製造法において、プローブ電極１の導電性突起４との当接面が平面又は曲面であることが好ましい。その理由は、従来の先端の尖ったプローブ電極を使用すると、導電性突起４を損傷するおそれがある。例えば表面が錫等で被覆された銅ボールからなる導電性突起４を用いた場合、当該錫膜が損傷して銅が露出する結果、銅が酸化して、抵抗器実装時のはんだとの接続が困難となるおそれがある。その点上記のように、プローブ電極１の導電性突起４との当接面が平面又は曲面であれば、導電性突起４を損傷させるおそれが無いか極めて低い利点を有する。

上記本発明の抵抗器の製造法及びこれを基本とした好ましい抵抗器の製造法において、プローブ電極１の導電性突起４との当接面が凹凸を有することが好ましい。導電パッド１面上に僅かでも尖りがあると、導電性突起４との接触圧が高まり、前記電気的接続が得られ易くなるためである。そのような凹凸の形成は、公知の切削加工等により実現できる。

ここで上記「マトリクス状」は、導電性突起４が縦横に等間隔に配置されている状態ばかりでなく、縦横の一方の導電性突起４配置間隔が他方の配置間隔と異なる状態や、縦横の一方又は両方の導電性突起４配置間隔が一定でない状態をも含む。例えば図３（ｂ）に示した抵抗素子配置例の黒丸は外部端子である導電性突起４の位置を示している。同図のように一定間隔に配置されていない導電性突起４であっても「マトリクス状」であるものとする。概ね３列以上且つ３行以上、又は２列以上且つ３行以上に導電性突起４が配置された状態をいう。

上記本発明の抵抗器の製造法に係る検測過程を実現し得る本発明の抵抗器の抵抗値検測装置は、導電性突起４を外部端子とする抵抗器に係る抵抗素子２間に電流を通電する電流用電極１ａとを有し、当該抵抗素子２間電圧測定のための電圧用電極１ｂとの双方に当該導電性突起４を当接させ、且つ当該双方間に前記導電性突起４が挿入される機構を有することを特徴とする。ここで、複数の電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとのうち一部が、絶縁物５を介して一体化された複合プローブ電極８であることとすることができる。

本発明により、マトリクス状に配置された導電性突起４を有する抵抗器６の検測の際に四端子測定を可能とすることができた。

本発明の抵抗器の製造法の一例として、抵抗値検測装置として図２（ｃ）に示すものを用いた場合について説明する。まず、ガラス繊維を混入したエポキシ系樹脂成型板やセラミック板等の絶縁板９面に、いわゆるサブストラクト法により銅箔からなるプローブ電極１及びそこから導出する配線３を形成する。プローブ電極１は３列、９行のマトリクスを構成している。プローブ電極１は導電性突起４が電流用電極１ａと電圧用電極１ｂとに接触し且つそれらの間に挿入可能な程度に離隔している。配線３の状態は複雑であり、図示すると却って配線３の全体形状がわかり難くなるため図４では、図４（ａ）の絶縁板９端部における配線３以外は図示していない。

上記配線３の末端は、絶縁板９の端部に集合させた図４（ａ）。このことにより、前記絶縁板９から抵抗値測定のための制御部への配線３にコネクタを用いて組立てを容易にできると共に、装置全体としての空間占有体積を減少できると考えられる。ここで配線３の末端の領域は、絶縁板９上の配線３が密集することとなるため、抵抗器６を構成する導電性粉末等の落下により配線３同士が短絡するおそれがある。よって当該領域を樹脂やガラスの封止技術等で絶縁被覆することが好ましい。

次に、上記コネクタにより配線３と抵抗値測定のための制御部とを接続し、両者間に意図した電気信号経路を形成する。電流用パッド部１ａ間に一定電流を流し、その状態で電圧用パッド部１ｂ間の電圧を測定する。そして前記一定電流値と測定された電圧値から、オームの法則により抵抗器６の各抵抗素子２の抵抗値を得ることができる。

ここで抵抗値測定の際には、好ましくは抵抗器６に対し導電パッド１の方向に加重する機構が設けられていることが好ましい。導電性突起４と導電パッド１とが圧接されて両者の電気接続が良好となるためである。

本発明に係る抵抗器６は、主として基板１１面に複数の抵抗素子が形成されるものを対象としている。図３に複数の抵抗素子配置例を示した。図３（ａ）は、全ての抵抗素子が共通電極を介して接続されている、いわゆるネットワーク抵抗器６である。図３（ｂ）は、独立した抵抗素子が多数、２列に亘って配置されている、いわゆる多連抵抗器である。

図４（ａ）は、上記絶縁板９にプローブ電極１及び配線３が形成されたもの（以下、「プローブ板７」という）の平面概要図を示している。配線３の描写は省略している。また、配線３の末端の領域における絶縁板９の部分の描写は、図４（ｂ）（ｃ）で省略している。

図４（ｂ）は、プローブ板７をプローブ電極１が上向きになるようにして固定し、当該プローブ電極１と抵抗器６の導電性突起４とが当接するように抵抗器６を載置している様子を示している。一方、図４（ｃ）は、抵抗器６を導電性突起４が上向きになるようにして固定し、導電性突起４とプローブ電極１とが当接するようにプローブ板７を載置している様子を示している。図４（ｂ）（ｃ）のどちらも本発明の課題を解決できる点で共通する。しかし図４（ｃ）の導電性突起４とプローブ電極１との当接方法が、以下の理由から量産性の点で有利であると考えられる。

通常、量産性を高める場合には、プローブ板７と抵抗器６との相対距離を変化させることで、外観上抵抗器６をプローブ板７へ供給し、抵抗値を連続的に測定する。その際プローブ板７と抵抗器６とのいずれかを固定し、いずれかを移動させる。効率面を重視すると、プローブ板７を固定し抵抗器６を移動させる方が好ましいと考えられる。ここで、どのような状態で抵抗器６を移動させるのが抵抗器６の損傷を抑えることができるかというと、導電性突起４を上向きにし、基板１１が接地する状態である（図４（ｃ））。その理由は、導電性突起４を接地しながら移動させると基板１１／導電性突起４固着部の固着性が劣化するおそれがあるからである。

逆に上記図４（ｂ）に示すように、プローブ板７をプローブ電極１が上向きになるようにして固定し、当該プローブ電極１と抵抗器６の導電性突起４とが当接するように抵抗器６を載置する場合の利点は、抵抗器６の基板１１に何らかの表示がある場合に、その表示を観察できることである。かかる表示には抵抗値の情報が含まれている場合がある。そのような場合、その情報と製造意図の抵抗値とが一致しない場合もあり得る。そのような事態（表示ミス）を、前記表示の画像認識手段等で回避することができる。また、抵抗器の回路構成が対称でないものは、実装方向を１８０°異ならせることが許容されない。かかる実装方向は前記表示にて指示される場合が多い。よって抵抗値の検測をしながら前記表示を確認することで、前記実装方向指示についての表示ミスを出荷前に確認することができる。

本発明の抵抗器の製造法における、抵抗器６の抵抗値検測工程よりも前段階の工程の一例について、図５を参照しながら以下に説明する。まず、アルミナセラミックからなる大型の絶縁基板１１を用意する。当該大型の絶縁基板１１の片面には縦横に分割用の溝が設けられており、かかる分割後の最小単位の絶縁基板１１が単位抵抗器を構成する。図５では、前記最小単位の絶縁基板１１について示している。次に図５（ａ）に示す絶縁基板１１に対し、メタルグレーズ系のＡｇ−Ｐｄ系導電ペーストをスクリーン印刷し、その後焼成して、抵抗素子用の個別電極兼当該抵抗素子の端子接続用ランド１２及び共通電極２１を得る（図５（ａ））。当該共通電極２１は後に端子接続用ランド１２を兼ねることとなる。

次に共通電極２１と上記個別電極の双方に接触するよう、酸化ルテニウムとガラスフリットを主成分とするメタルグレーズ系抵抗体ペーストをスクリーン印刷し、その後焼成して抵抗体１５を得る（図５（ｂ））。次に抵抗体１５を覆うようにガラスペーストをスクリーン印刷し、その後焼成してガラス１６の膜を得る（図５（ｃ））。

次に上記個別電極と共通電極２１と抵抗体１５で構成される抵抗素子の抵抗値を所望の値にするため、レーザ照射により抵抗体１５にトリミング溝１９を形成して抵抗値を調整する工程を経る（図５（ｄ））。このとき前記ガラス１６の膜は、抵抗体１５全体の損傷を極力抑えるよう作用する。

次にエポキシ樹脂系ペーストにて、抵抗素子全体を保護するため、オーバーコート１７をスクリーン印刷し、その後当該エポキシ樹脂ペーストを加熱硬化させる（図５（ｅ））。オーバーコート１７を配する際には、上記個別電極及び共通電極２１における必要な部分、即ち導電性ボール１３と接触するランド１２部分を露出させる。

次に当該ランド１２部分に、市販のハンダクリームペースト１４をスクリーン印刷により配する（図５（ｆ））。

その後市販のボール搭載装置にて、導電性ボール１３としての市販の銅ボール（表面にＳｎがコーティングされている）を上記ペースト状部分に搭載する。

その後上記ハンダクリームペースト１４が硬化する温度にて、抵抗素子２及び銅ボールと共に絶縁基板１１を所定時間保持し、ランド１２と導電性ボール１３（銅ボール）とを固着・接続させる。

以上の過程を経ることで、図３（ａ）に示す回路構成の本発明に係るネットワーク抵抗器６を得ることができる。その後絶縁基板１１に設けられている全ての分割用溝を開く方向に応力を付与して分割すると、本発明に係る抵抗値検測工程を経ない個々の抵抗器６を得ることができる。

その後個々の抵抗器６に対して前述した本発明に係る抵抗値検測を行い、規格値以外の抵抗器を除外する。これで、市場の要求に応える品質を有し、商品価値があるという意味で産業上の利用性のある抵抗器が初めて製造されたこととなる。以上で本発明の抵抗器の製造法が終了する。

本例では導電性突起４にボール状のものを用いた。しかしボール状以外にも、例えば円錐形、円錐台形、円柱等であってもよい。

また本例では大型の基板１１に導電性突起４を固着させた後で当該大型の基板１１を分割している。しかし分割工程を導電性突起４の固着前とする方が、当該固着部分の損傷防止の観点から好ましい。

本例では、図２（ｃ）に示した抵抗値検測装置について代表例として示した。かかる抵抗値検測装置に代えて図２（ａ）又は（ｂ）に示した抵抗値検測装置を用いることができることは言うまでも無い。この場合において、絶縁板９に相当するプローブ電極１固定部材を設けることが好ましい。夫々のプローブ電極１間距離を一定にできる好適な抵抗値検測装置を提供できるためである。

本例では、プローブ電極１材料に銅を選択した。かかる選択は、導電性の良好な材料を選択する意味では好適である。しかし導電性突起４との接触を良好にする観点からは、図２（ａ）（ｂ）の形態を含むプローブ電極１材料は、柔軟性を有するものであることが好ましい。例えば前述した導電性接着剤の硬化物等が好適である。

本発明は、抵抗器を製造する技術分野における産業上の利用可能性がある。

本発明に係る抵抗器の検測過程において、プローブ電極と導電性突起との当接状態を示す概要図である。 本発明に係る抵抗値検測過程において、電流用電極と電圧用電極との間に導電性突起が挿入し、且つそれらに当接している状態の例を示す図である。 複数の抵抗素子配置例を示す図である。 （ａ）は、プローブ板の平面概要図の一例、（ｂ）は、プローブ板をプローブ電極が上向きになるようにして固定し、当該プローブ電極と抵抗器の導電性突起とが当接するように抵抗器を載置している様子、（ｃ）は、抵抗器を導電性突起が上向きになるようにして固定し、導電性突起とプローブ電極とが当接するようにプローブ板を載置している様子を示す図である。 本発明の抵抗器の製造法における、抵抗器の抵抗値検測工程よりも前段階の工程の一例を、順を追って示す図である。

符号の説明

１．プローブ電極
１ａ．電流用電極
１ｂ．電圧用電極
２．抵抗素子
３．配線
４．導電性突起
５．絶縁物
６．抵抗器
８．複合プローブ電極
９．絶縁板
１１．基板
１２．ランド
１３．導電性ボール
１４．ハンダクリームペースト
１５．抵抗体
１６．ガラス
１７．オーバーコート
１９．トリミング溝
２１．共通電極

Claims (9)

1. 基板面に複数の抵抗素子が形成され、当該抵抗素子が導電性突起である外部端子を有する抵抗器の製造法において、
   上記製造法が、抵抗値の検測工程を有し、当該検測工程が、前記導電性突起にプローブ電極を当接させて、対となる導電性突起間に形成された抵抗素子の抵抗値を測定する工程であり、
   一つの導電性突起に当接されるプローブ電極が、抵抗素子間に電流を通電する電流用電極、及び当該抵抗素子間電圧測定のための電圧用電極であり、
   前記導電性突起が、電流用電極と電圧用電極との間に挿入され、且つ当該電流用電極と電圧用電極の双方に当接することで、四端子測定を実現することを特徴とする抵抗器の製造法。
2. 一つの電流用電極及び／又は一つの電圧用電極が、異なる抵抗素子の隣り合う導電性突起の双方に当接することを特徴とする請求項１記載の抵抗器の製造法。
3. 抵抗器が、基板面に複数の独立した抵抗素子が整列されて形成されるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の抵抗器の製造法。
4. プローブ電極が、電流用電極と電圧用電極とが絶縁物を介して一体化された複合プローブ電極であることを特徴とする請求項１又は３記載の抵抗器の製造法。
5. プローブ電極の導電性突起との当接面が平面又は曲面であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の抵抗器の製造法。
6. プローブ電極の導電性突起との当接面が凹凸を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の抵抗器の製造法。
7. 絶縁板面に電流用電極と電圧用電極とが形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の抵抗器の製造法。
8. 導電性突起を外部端子とする抵抗器に係る抵抗素子間に電流を通電する電流用電極とを有し、当該抵抗素子間電圧測定のための電圧用電極との双方に当該導電性突起を当接させ、且つ当該双方間に前記導電性突起が挿入される機構を有することを特徴とする抵抗器の抵抗値検測装置。
9. 複数の電流用電極と電圧用電極のうち一部が、絶縁物を介して一体化された複合プローブ電極であることを特徴とする請求項８記載の抵抗器の抵抗値検測装置。
   

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