JP2007095926A

JP2007095926A - チップ抵抗器

Info

Publication number: JP2007095926A
Application number: JP2005282147A
Authority: JP
Inventors: Jun Kinoshita; 順木下
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】抵抗体の両端部と重なり合う表面電極に対するメッキ層の耐剥離強度を高めて信頼性を向上させたチップ抵抗器を提供すること。
【解決手段】直方体形状のセラミック基板１１の上面に、抵抗体１２と、抵抗体１２の両端部と重なり合う表面電極１３と、抵抗体１２を被覆する保護層１４とが設けられ、かつセラミック基板１１の長手方向両端面に表面電極１３に密着接合された端面電極１８が設けられて、表面電極１３が銀系の金属材料からなると共に、表面電極１３および端面電極１８にメッキ層１９が被着されるチップ抵抗器１０において、前記表面電極１３が、前記金属材料を分散させた有機溶剤に微量のカーボンブラック粉を添加した厚膜用ペーストを印刷して高温で焼成することにより形成されており、焼成後の表面電極１３の表層部にメッキ材料が入り込める多数の空所１３ａが形成されるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は角型のチップ抵抗器に係り、特に、抵抗体の両端部と重なり合う位置に設けられてメッキ層が被着される表面電極の改良に関する。

図４はチップ抵抗器の基本構造を説明するための模式断面図である。同図に示すチップ抵抗器１は、アルミナ等からなる直方体形状のセラミック基板２と、良導電性の金属材料からなりセラミック基板２の上面の長手方向両端部に設けられた一対の表面電極３と、酸化ルテニウム等からなり一対の表面電極３間に跨って設けられた抵抗体４と、この抵抗体４を被覆する絶縁性の保護層５と、良導電性の金属材料からなりセラミック基板２の下面の長手方向両端部に設けられた一対の裏面電極６と、セラミック基板２の長手方向両端面に設けられて表面電極３と裏面電極６とを橋絡する一対の端面電極７とを備えており、下地電極層としてコ字状に連続する表面電極３と端面電極７および裏面電極６にメッキ層８が被着されている。

かかるチップ抵抗器１において、セラミック基板２は大判基板を縦横の分割溝に沿って分割して多数個取りされ、この大判基板に対して多数個分の表面電極３や抵抗体４、裏面電極６、保護層５等が一括して形成される。その際、表面電極３や裏面電極６は一般的に、銀（Ａｇ）系の金属材料を有機溶剤に分散させてなる厚膜用ペーストを大判基板に印刷した後、高温焼成により該有機溶剤を蒸発させて該金属材料を焼結させることにより形成される。また、保護層５は一般的に２層構造になっており、抵抗体４をトリミングする抵抗値調整の前に形成されるアンダーコート層と抵抗値調整の後に形成されるオーバーコート層とが積層されている。また、端面電極７は、多数個分の保護層５が形成された大判基板を一次分割してなる短冊状基板の分割面に形成され、端面電極７を形成した後に短冊状基板を個片（チップ単体）に二次分割して各チップ単体にメッキ層８が被着されるようになっている。それゆえ、保護層５を構成するオーバーコート層としてエポキシ系等の樹脂が用いられる場合には、端面電極７はスパッタリング法や導電性樹脂ペーストの低温焼成によって形成される。また、メッキ層８は一般的に、下地電極層に密着する最内層のニッケル（Ｎｉ）メッキ層と、外表面に露出する最外層の半田（Ｓｎ／Ｐｂ）メッキ層または錫（Ｓｎ）メッキ層とを含む２層以上の積層構造になっている。

なお、端面電極７を導電性樹脂ペーストの低温焼成によって形成する場合、その樹脂成分に阻害されてメッキ層８を被着させにくくなる虞があるため、樹脂中にカーボンブラック粉を混入して端面電極７の表層部の導電性を高めることにより、メッキ層８が端面電極７に確実に被着できるようにするという技術が従来提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−９５９４８号公報（第４−６頁、図２）

ところで、前述したようにチップ抵抗器１の表面電極３や裏面電極６は一般的に銀系の金属材料を高温で焼結させて形成されるが、このような焼結体の外表面は平滑性に富む面になりやすいため、表面電極３や裏面電極６に被着せしめたメッキ層８の耐剥離強度（接合強度）は必ずしも十分とは言えない。特に表面電極３においては、チップ抵抗器１の実装後に外力が作用した場合に、メッキ層８が剥離する危険性があった。すなわち、裏面電極６は実装面の半田ランド上に搭載されて端面電極７と共に半田付けされるため、実装後の裏面電極６は半田に保護された状態になってメッキ層８の剥離が比較的回避しやすいが、表面電極３は実装後も半田に保護されることはなく、しかも実装後に他の電子部品のメッキ工程などで表面電極３上のメッキ層８にマスキングテープが貼着されることがあり、このマスキングテープを剥がす際に表面電極３からメッキ層８を剥離させようとする大きな引っ張り力が作用する。そして、表面電極３の一部でメッキ層８が剥離してしまうと、銀の酸化等により抵抗値が大きく変動してしまうため、チップ抵抗器１の信頼性が著しく低下してしまう。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、抵抗体の両端部と重なり合う表面電極に対するメッキ層の耐剥離強度を高めて信頼性を向上させたチップ抵抗器を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、直方体形状のセラミック基板と、このセラミック基板の上面に設けられた抵抗体と、この抵抗体を被覆する保護層と、前記セラミック基板の上面で前記抵抗体の両端部と重なり合う位置に設けられた一対の表面電極と、前記セラミック基板の長手方向両端面に設けられて上端部が前記表面電極に密着接合された一対の端面電極と、前記表面電極および前記端面電極に被着されたメッキ層とを備え、前記表面電極が銀系の金属材料からなるチップ抵抗器において、前記金属材料を分散させた有機溶剤にカーボンブラック粉を０．０１〜５重量％添加した厚膜用ペーストを印刷した後、高温焼成により前記有機溶剤および前記カーボンブラック粉を除去して前記金属材料を焼結させたものを、前記表面電極となすこととした。

このようなチップ抵抗器の表面電極は、高温（例えば約８５０℃）での焼成時に有機溶剤が蒸発するだけでなくカーボンブラック粉の凝集体（アグリゲート）が二酸化炭素となって蒸発するため、焼成後の表面電極の表層部には該凝集体の消失に伴う多数の空所が形成されて表面積が著しく増大する。そして、その後に行われるメッキ工程でこれら空所にメッキ材料が入り込みやすくなるため、表面電極に対するメッキ層の耐剥離強度（接合強度）が高まって、製品化されたチップ抵抗器の信頼性が向上する。

上記の構成において、メッキ層が複数層からなり、そのうちの最内層がニッケルメッキ層であれば、表面電極の銀喰われが効果的に防止できるため好ましい。

本発明のチップ抵抗器は、その表面電極が、銀系の金属材料を分散させた有機溶剤にカーボンブラック粉を添加した厚膜用ペーストを印刷して高温焼成により該金属材料を焼結させたものなので、焼成後の表面電極の表層部にカーボンブラック粉の凝集体の消失に伴う多数の空所が形成されて該空所にメッキ材料が入り込みやすくなり、それゆえ表面電極に対するメッキ層の耐剥離強度が高まってチップ抵抗器の信頼性を向上させることができる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るチップ抵抗器を一部拡大して示す模式断面図、図２および図３は該チップ抵抗器の製造工程図である。

図１に示すチップ抵抗器１０において、アルミナを主成分とするセラミック基板１１の上面側には、酸化ルテニウム等からなる抵抗体１２と、この抵抗体１２の両端部に重なり合う一対の表面電極１３と、抵抗体１２を被覆する２層構造の保護層１４とが形成されており、この保護層１４はガラス等からなる下層のアンダーコート層１５とエポキシ系樹脂等からなる上層のオーバーコート層１６とで構成されている。一方、セラミック基板１１の下面側には、表面電極１３と対応する両端部に一対の裏面電極１７が形成されている。また、セラミック基板１１の長手方向両端面（側端面）にはそれぞれ、表面電極１３と裏面電極１７とを橋絡する端面電極１８が形成されている。これら表面電極１３と裏面電極１７および端面電極１８はチップ抵抗器１０の下地電極層を構成しており、後述する製造工程の最終段階で該下地電極層をメッキ処理することにより、ニッケルメッキ層２０と錫メッキ層２１という２層構造のメッキ層１９によって該下地電極層は被覆される。なお、これらメッキ層２０，２１は銀喰われの防止や半田付けの信頼性向上を図るためのものであり、錫メッキ層の代わりに半田メッキ層を用いることも可能である。

このように構成されたチップ抵抗器１０の下地電極層の材料とその形成方法について簡単に説明すると、表面電極１３は、Ａｇ−Ｐｄを主成分としカーボンブラック粉を添加した厚膜用ペーストを印刷して高温焼成することにより、Ａｇ／Ｐｄの焼結体として形成されており、厚膜用ペーストに分散されたカーボンブラック粉はファンデルワールス力等により凝集体（アグリゲート）となっているが、これら凝集体の少なくとも表面層は高温焼成時に二酸化炭素となって蒸発する。裏面電極１７は、Ａｇを主成分とする厚膜用ペーストを印刷して高温焼成することにより、Ａｇの焼結体として形成されている。また、端面電極１８はＮｉ／Ｃｒをスパッタリングして形成されている。

次に、このチップ抵抗器１０の製造工程を図２および図３に基づいて説明する。なお、これら図では１個のチップ領域のみを図示しているが、実際には多数個のチップ抵抗器を一括して製造するため、後述する大判基板（図示せず）には多数個分のチップ領域が設けられており、この大判基板を短冊状に分割してなる短冊状基板（図示せず）にも複数個分のチップ領域が設けられている。

まず、図２（ａ）に示すように、セラミック基板１１が多数個取りされる大判基板を準備する。次に、図２（ｂ）に示すように、この大判基板の下面側にＡｇペーストをスクリーン印刷して約８５０℃で高温焼成することにより裏面電極１７を形成すると共に、該大判基板の上面側にＡｇ／Ｐｄペーストをスクリーン印刷して約８５０℃で高温焼成することにより表面電極１３を形成する。これら表面電極１３と裏面電極１７はいずれも各チップ領域に形成されるため、大判基板の上下両面にマトリックス状に配列される。ここで、裏面電極１７用のＡｇペーストは、銀を有機溶剤に分散させてなる公知の厚膜用ペーストであるが、表面電極１３用のＡｇ／Ｐｄペーストは、銀／パラジウムと微量のカーボンブラック粉を有機溶剤に分散させてなる本願特有の厚膜用ペーストである。そして、前述したように、表面電極１３を形成する高温焼成時に表面層のカーボンブラック粉の凝集体が二酸化炭素となって蒸発するため、焼成後の表面電極１３の表層部には図１に拡大して示すように、カーボンブラック粉の凝集体の消失に伴う多数の空所１３ａが形成され、表面積が著しく増大する。すなわち、表面電極１３を形成する際には、その厚膜用ペーストに微量のカーボンブラック粉を添加しておくことで焼成後に多数の空所１３ａが形成されるようにしてあるため、後刻行われるメッキ工程でこれら空所１３ａにニッケルメッキ層２０のメッキ材料（Ｎｉ）が入り込みやすくなり、表面電極１３に対するニッケルメッキ層２０の耐剥離強度（接合強度）を大幅に高めることができる。

また、この工程で使用される表面電極１３用の厚膜用ペーストは、Ａｇ／Ｐｄ等の銀系の金属材料（Ａｇでもよい）が７５〜８５重量％、カーボンブラック粉が０．０１〜５重量％、残りがエチルセルロース等の有機溶剤であることが好ましく、カーボンブラック粉の粒径は０．５〜５μｍであることが好ましい。ただし、有機溶剤は高温焼成時に蒸発するため焼成後の表面電極１３中には残らない。なお、表面電極１３用の厚膜用ペーストに添加するカーボンブラック粉の含有量が０．０１重量％よりも少ないと、空所１３ａがさほど形成されないためニッケルメッキ層２０の耐剥離強度を顕著に高めることができず、また、カーボンブラック粉の含有量が５重量％よりも多いと、該厚膜用ペーストの粘度が不所望に増大して印刷不良が発生しやすくなる。

こうして大判基板に表面電極１３と裏面電極１７を形成した後の製造工程について説明すると、図２（ｃ）に示すように、大判基板の上面側に酸化ルテニウム等の抵抗体ペーストをスクリーン印刷して約８５０℃で高温焼成することにより、各チップ領域に抵抗体１２を形成する。なお、本実施形態例では、表面電極１３を形成した後に抵抗体１２を形成した場合について例示しているが、これとは逆に抵抗体１２を形成した後に表面電極１３を形成してもよく、要は抵抗体１２の両端部が一対の表面電極１３と重なり合えばよい。

次に、図２（ｄ）に示すように、各抵抗体１２を覆うようにガラスペーストをスクリーン印刷して約６００℃で高温焼成することにより、アンダーコート層１５を形成する。この後、必要に応じてレーザトリミングを行うことにより、抵抗体１２の抵抗値を調整する。そして、図２（ｅ）に示すように、アンダーコート層１５やトリミング溝（図示せず）を覆うようにエポキシ等の樹脂ペーストをスクリーン印刷して約２００℃で加熱硬化させることにより、オーバーコート層１６を形成して、２層構造の保護層１４を得る。

ここまでの工程は多数個取り用の大判基板に対する一括処理であるが、次なる工程でダイシングまたはブレークによって該大判基板を短冊状に分割加工し、複数個分のチップ領域が設けられた短冊状基板を得る。そして、この短冊状基板の分割面にＮｉ／Ｃｒをスパッタリングすることにより、図３（ａ）に示すように端面電極１８を形成して、表面電極１３と裏面電極１７を端面電極１８で橋絡してなる下地電極層を得る。

しかる後、この短冊状基板をダイシングまたはブレークによって個片（チップ単体）に分割し、各チップ単体に電解メッキを施すことにより、下地電極層を被覆するメッキ層１９を形成する。すなわち、まず図３（ｂ）に示すように、表面電極１３と端面電極１８および裏面電極１７に対してニッケルメッキ層２０を被着させた後、このニッケルメッキ層２０に対して錫メッキ層２１を被着させることにより２層構造のメッキ層１９が得られ、図１に示すチップ抵抗器１０が完成する。

このようにチップ抵抗器１０は表面電極１３を形成する際に、その厚膜用ペーストに微量のカーボンブラック粉を添加しておくことにより、焼成後に表面電極１３の表層部に多数の空所１３ａが形成されるようにしてあるため、その後のメッキ工程で各空所１３ａに入り込んだメッキ材料（Ｎｉ）が強力なアンカー効果を生起して、表面電極１３に対するニッケルメッキ層２０の耐剥離強度が高まっている。したがって、チップ抵抗器１０の実装後に、表面電極１３からメッキ層１９を剥離させようとする大きな力（例えばマスキングテープを剥がす際の引っ張り力）が作用したとしても、メッキ層１９が表面電極１３から剥離する危険性は少なく、高信頼性のチップ抵抗器１０が得られる。

なお、上記の実施形態例では、表面電極１３用の厚膜用ペーストだけにカーボンブラック粉を添加しているが、裏面電極１７用の厚膜用ペーストにも同様にカーボンブラック粉を添加してメッキ層１９（ニッケルメッキ層２０）の耐剥離強度を高めてもよい。また、メッキ層１９が３層以上の積層構造であってもよいが、その最内層はニッケルメッキ層であることが好ましい。

本発明の実施形態例に係るチップ抵抗器を一部拡大して示す模式断面図である。該チップ抵抗器の製造工程図である。該チップ抵抗器の製造工程図である。チップ抵抗器の基本構造を説明するための模式断面図である。

符号の説明

１０チップ抵抗器
１１セラミック基板
１２抵抗体
１３表面電極
１３ａ空所
１４保護層
１５アンダーコート層
１６オーバーコート層
１７裏面電極
１８端面電極
１９メッキ層
２０ニッケルメッキ層
２１錫メッキ層

Claims

直方体形状のセラミック基板と、このセラミック基板の上面に設けられた抵抗体と、この抵抗体を被覆する保護層と、前記セラミック基板の上面で前記抵抗体の両端部と重なり合う位置に設けられた一対の表面電極と、前記セラミック基板の長手方向両端面に設けられて上端部が前記表面電極に密着接合された一対の端面電極と、前記表面電極および前記端面電極に被着されたメッキ層とを備え、前記表面電極が銀系の金属材料からなるチップ抵抗器において、
前記表面電極が、前記金属材料を分散させた有機溶剤にカーボンブラック粉を０．０１〜５重量％添加した厚膜用ペーストを印刷した後、高温焼成により前記有機溶剤および前記カーボンブラック粉を除去して前記金属材料を焼結させたものであることを特徴とするチップ抵抗器。
請求項１の記載において、前記メッキ層が複数層からなり、そのうちの最内層がニッケルメッキ層であることを特徴とするチップ抵抗器。