JP2008016645A - 抵抗器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、抵抗体の膜厚が均一で抵抗体の中心付近まで安定した状態でトリミングが可能となり、そしてこのトリミング時の抵抗値上昇率も十分あって、抵抗値の歩留りも良好である抵抗器の製造方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明は、シート状の絶縁基板に複数の上面電極１３を印刷して焼成する工程と、前記絶縁基板の上面に前記複数の上面電極１３と電気的に接続されるように複数の第１の抵抗体１４ａを印刷して乾燥する工程と、前記複数の第１の抵抗体１４ａを覆うように複数の第２の抵抗体１４ｂを印刷して焼成する工程とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に抵抗体の厚みが均一で、トリミングによる抵抗値調整が安定した状態で実施できる抵抗器の製造方法に関するものである。

以下、従来の抵抗器について、図面を参照しながら説明する。

図７（ａ）は従来の抵抗器の縦断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。この図７（ａ）（ｂ）において、１は純度９６％のアルミナからなる矩形状の絶縁基板、２は前記絶縁基板１の裏面両端部に設けられた一対の裏面電極、３は前記絶縁基板１の上面両端部に設けられた一対の上面電極である。４ａは前記一対の上面電極３に電気的に接続されるように形成された第１の抵抗体、４ｂは前記第１の抵抗体４ａの上面を覆うように形成された第２の抵抗体、５は前記第１の抵抗体４ａと第２の抵抗体４ｂの全面と前記一対の上面電極３の一部を覆う保護層である。６は前記一対の裏面電極２および一対の上面電極３と電気的に接続されるように絶縁基板１の両端面に設けられた一対の端面電極である。７は前記一対の裏面電極２、上面電極３および端面電極６の表面に形成されたニッケルめっき層、８は前記ニッケルめっき層７の表面に形成されたはんだめっき層である。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２０００−１０６３０２号公報

上記した従来の抵抗器においては、図８（ａ）に示すように、低い抵抗値特性を得るために抵抗体４の厚みを厚く印刷した場合、抵抗体４の印刷時に抵抗体ペーストがだれて中心付近が盛り上がった形状になる。従って、ｔをトリミング可能な限界の抵抗体４の膜厚とした場合、抵抗体４の中心付近が盛り上がって膜厚がｔを超えるため、トリミング可能な領域が図８（ａ）に示す距離Ｌ１に限られてしまうものである。ここで図８（ａ）におけるトリミング可能な距離Ｌ１は、抵抗体４の幅の１／４程度しかなく、しかもトリミング可能な領域は抵抗体４の膜厚が薄い部分であるため、トリミングしても抵抗値の変化が少なく、そのため、トリミングで抵抗値を調整できる範囲が狭くなるという課題を有していた。

一方、特許文献１には、抵抗体４は単層の態様に限られず印刷・焼成を繰り返すことにより多層化の態様とすることもできるとの記載があるため、図８（ｂ）に示すように、第１の抵抗体４ａを印刷・焼成した後、第２の抵抗体４ｂを印刷・焼成する製造方法が考えられる。しかし、第１の抵抗体４ａを印刷・焼成した後、第２の抵抗体４ｂを印刷した場合、図８（ａ）と同様に図８（ｂ）においても、抵抗体ペーストはだれて中心付近が盛り上がった形状となるものである。そして、ｔをトリミング可能な限界の抵抗体の膜厚とした場合、抵抗体４の中心付近が盛り上がって膜厚がｔを超えるため、トリミング可能な領域が図８（ｂ）に示す距離Ｌ２に限られてしまい、その結果、トリミングで抵抗値を調整できる範囲がこの特許文献１においても、狭くなるという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、抵抗体の膜厚が均一で抵抗体の中心付近まで安定した状態でトリミングが可能で、トリミング時の抵抗値上昇率が十分あり、抵抗値の歩留りが良好な抵抗器の製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、シート状の絶縁基板に複数の上面電極を印刷して焼成する工程と、前記絶縁基板の上面に前記複数の上面電極と電気的に接続されるように複数の第１の抵抗体を印刷して乾燥する工程と、前記複数の第１の抵抗体を覆うように複数の第２の抵抗体を印刷して焼成する工程とを備えたもので、この製造方法によれば、絶縁基板の上面に複数の上面電極と電気的に接続されるように複数の第１の抵抗体を印刷して乾燥する工程と、前記複数の第１の抵抗体を覆うように複数の第２の抵抗体を印刷して焼成する工程とを備えているため、抵抗体ペーストがだれることはなく、これにより、抵抗体の表面は平滑で膜厚が均一となるため、抵抗体の中心付近まで安定した状態でトリミングが可能となり、そしてこのトリミング時の抵抗値上昇率も十分あるため、抵抗値の歩留りも良好である抵抗器が得られるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、シート状の絶縁基板に複数の上面電極を印刷して焼成する工程と、前記絶縁基板の上面に前記複数の上面電極と電気的に接続されるように複数の抵抗体をｎ層（ｎは３以上の整数）重ねて形成する工程を含む抵抗器の製造方法において、１層目の抵抗体から（ｎ−１）層目の抵抗体までは前記複数の上面電極と電気的に接続されるように順次重ねて印刷して乾燥させるようにし、ｎ層目の抵抗体は前記複数の上面電極と電気的に接続されるように（ｎ−１）層目の抵抗体に重ねるように印刷して焼成するようにしたもので、この製造方法によれば、１層目の抵抗体から（ｎ−１）層目の抵抗体までは複数の上面電極と電気的に接続されるように順次重ねて印刷して乾燥させるようにし、ｎ層目の抵抗体は前記複数の上面電極と電気的に接続されるように（ｎ−１）層目の抵抗体に重ねるように印刷して焼成するようにしているため、抵抗体ペーストがだれることはなく、これにより、抵抗体の表面は平滑で膜厚が均一となるため、抵抗体の中心付近まで安定した状態でトリミングが可能となり、そしてこのトリミング時の抵抗値上昇率も十分あるため、抵抗値の歩留りも良好である抵抗器が得られるという作用効果を有するものである。また、抵抗体は３層以上順次重ねて印刷することにより形成するようにしているため、抵抗体を２層重ねて印刷する場合に比べて抵抗体を厚く形成することができ、これにより、小形で低い抵抗値特性を有する抵抗器が得られるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、絶縁基板の上面と裏面に抵抗体を形成するようにしたもので、この製造方法によれば、絶縁基板の上面と裏面に抵抗体を形成するようにしているため、絶縁基板の上面のみに抵抗体を形成する場合に比べて抵抗値が約半分になり、これにより、小形で低い抵抗値特性を有する抵抗器が得られるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項４に記載の発明は、特に、抵抗体の乾燥温度を３００℃以下にしたもので、この製造方法によれば、抵抗体を高温で焼成せずに低温で乾燥させるようにしているため、第１の抵抗体を覆うように第２の抵抗体を印刷した直後に第２の抵抗体のペースト中の溶剤が第１の抵抗体に吸い込まれることになり、これにより、第２の抵抗体のペーストがだれにくくなるため、抵抗体の膜厚は均一となり、そして抵抗体の中心付近まで安定した状態でトリミングが可能となり、かつトリミング時の抵抗値上昇率も十分あるため、抵抗値の歩留りも良好である抵抗器が得られるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の抵抗器は、絶縁基板の上面に複数の上面電極と電気的に接続されるように複数の第１の抵抗体を印刷して乾燥する工程と、前記複数の第１の抵抗体を覆うように複数の第２の抵抗体を印刷して焼成する工程とを備えているため、抵抗体ペーストがだれることはなく、これにより、抵抗体の表面は平滑で膜厚が均一となるため、抵抗体の中心付近まで安定した状態でトリミングが可能となり、そしてこのトリミング時の抵抗値上昇率も十分あるため、抵抗値の歩留りも良好である抵抗器が得られるという優れた効果を奏するものである。

以下、本発明の一実施の形態を用いて、本発明の請求項１〜４に記載の発明について説明する。

図１（ａ）は本発明の一実施の形態における抵抗器の縦断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜（ｄ）は同抵抗器の製造方法を示す製造工程図である。

図１（ａ）（ｂ）において、１１は純度９６％のアルミナからなる矩形状の絶縁基板、１２は前記絶縁基板１１の裏面両端部に設けられた一対の裏面電極、１３は前記絶縁基板１１の上面両端部に設けられた一対の上面電極である。１４ａは前記一対の上面電極１３に電気的に接続されるように形成された第１の抵抗体、１４ｂは前記第１の抵抗体１４ａの上面を覆うように形成された第２の抵抗体、１５は前記第１の抵抗体１４ａと第２の抵抗体１４ｂに形成されたトリミング溝、１６は前記第１の抵抗体１４ａと第２の抵抗体１４ｂの全面と前記一対の上面電極１３の一部を覆う保護層である。１７は前記一対の裏面電極１２および一対の上面電極１３と電気的に接続されるように絶縁基板１１の両端面に設けられた一対の端面電極である。１８は前記一対の裏面電極１２、上面電極１３および端面電極１７の表面に形成されたニッケルめっき層、１９は前記ニッケルめっき層１８の表面に形成された錫めっき層である。

次に、本発明の一実施の形態における抵抗器の製造方法を、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜（ｄ）に示す製造工程図に基づいて説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、一次分割溝１１ａと二次分割溝１１ｂを有し、かつ純度９６％のアルミナからなるシート状の絶縁基板１１ｃの裏面に、一次分割溝１１ａを跨ぐように銀、銀パラジウム合金、銅等の厚膜導電性ペーストからなる裏面電極１２をスクリーン印刷し、ピーク温度８５０℃のプロファイルで焼成することにより、裏面電極１２を安定な膜とする。

次に、図２（ｂ）に示すように、シート状の絶縁基板１１ｃの上面に、一次分割溝１１ａを跨ぐように銀、銀パラジウム合金、銅等の厚膜導電性ペーストからなる上面電極１３をスクリーン印刷し、ピーク温度８５０℃のプロファイルで焼成することにより、上面電極１３を安定な膜とする。なお、ここで裏面電極１２と上面電極１３は同時に焼成してもよいものである。

次に、図２（ｃ）に示すように、シート状の絶縁基板１１ｃの上面に、上面電極１３と電気的に接続されるように銀パラジウム合金、銅ニッケル合金等の厚膜導電性ペーストからなる第１の抵抗体１４ａをスクリーン印刷して乾燥させる。この場合、第１の抵抗体１４ａを印刷した後、焼成まで実施してしまうと、この第１の抵抗体１４ａが緻密な状態で安定な膜となるため、第１の抵抗体１４ａの上に後述する第２の抵抗体１４ｂを印刷した場合、第２の抵抗体１４ｂのペーストがだれて中心付近が盛り上がった状態となる。そのため、第１の抵抗体１４ａを印刷した後は、低温で乾燥させるように留めておく必要がある。その際の乾燥温度は、第１の抵抗体１４ａに含まれる溶剤成分は揮発するが金属粒子は焼結しない条件とすることが好ましく、その乾燥温度は３００℃以下で、より好ましくは２００℃以下である。

なお、上記抵抗体は第１の抵抗体１４ａと第２の抵抗体１４ｂの２層構造に限定されるものではなく、３層以上からなる多層構造としてもよいものである。その場合は、ｎ層の抵抗体（ｎは３以上の整数）を順次重ねて形成する工程において、１層目の抵抗体から（ｎ−１）層目の抵抗体までは上面電極１３と電気的に接続されるように印刷・乾燥までを行って焼成は行わず、そしてｎ層目の抵抗体は上面電極１３と電気的に接続されるように（ｎ−１）層目の抵抗体に重ねて印刷して焼成するものである。また、抵抗体の形成はシート状の絶縁基板１１ｃの上面のみに限定されるものではなく、シート状の絶縁基板１１ｃの上面と裏面に抵抗体を形成してもよいものであり、この場合はシート状の絶縁基板１１ｃの上面のみに抵抗体を形成する場合に比べて同一サイズで抵抗値が約半分になるため、小形で低い抵抗値特性を有する抵抗器が得られるものである。

次に、図３（ａ）に示すように、シート状の絶縁基板１１ｃの上面に、第１の抵抗体１４ａを覆うように第１の抵抗体１４ａと同じ材料を用いて第２の抵抗体１４ｂをスクリーン印刷し、ピーク温度８５０℃のプロファイルで焼成することにより、第１の抵抗体１４ａと第２の抵抗体１４ｂを安定な膜とする。この第２の抵抗体１４ｂの形成工程においては、第２の抵抗体１４ｂの印刷直後に、第２の抵抗体１４ｂのペースト中に含まれる溶剤が乾燥状態である第１の抵抗体１４ａに吸い込まれるため、第２の抵抗体１４ｂのペーストはだれにくく、これにより、第２の抵抗体１４ｂの表面は平滑で膜厚が均一となるものである。なお、この場合、第２の抵抗体１４ｂに、第１の抵抗体１４ａと異なる抵抗体材料を用いることにより、抵抗器の特性を制御するようにしてもよいものである。

次に、図３（ｂ）に示すように、第１の抵抗体（図示せず）と第２の抵抗体１４ｂにレーザー等を用いてトリミング溝１５を形成することにより、抵抗値を所望の値に調整する。なお、第２の抵抗体１４ｂは、トリミング溝１５を形成する前に、プリコートガラス層（図示せず）で覆ってもよいものである。

次に、図３（ｃ）に示すように、第２の抵抗体１４ｂとトリミング溝１５を覆うように保護層１６を形成する。

次に、図４（ａ）に示すように、一次分割溝１１ａに沿ってシート状の絶縁基板１１ｃを分割することにより、短冊状基板１１ｄを得る。

次に、図４（ｂ）に示すように、上面電極１３と裏面電極（図示せず）を電気的に接続するように、短冊状基板１１ｄの両端面に端面電極１７を薄膜スパッタや導電性樹脂ペースト等により形成する。

次に、図４（ｃ）に示すように、二次分割溝１１ｂに沿って短冊状基板１１ｄを分割することにより、個片状基板１１ｅを得る。

最後に、図４（ｄ）に示すように、上面電極１３と裏面電極（図示せず）と端面電極１７の表面に、ニッケルめっき層（図示せず）と錫めっき層１９を形成することにより、本発明の一実施の形態における抵抗器を得ることができる。

図５（ａ）（ｂ）は、従来の抵抗器と本発明の一実施の形態における抵抗器の断面形状を比較した図である。図５（ａ）に示す従来の抵抗器のように抵抗体４を１層のみ印刷して焼成したものにおいては、抵抗体４の印刷時にペーストがだれて中心付近が盛り上がった形状となるため、抵抗体４の中心付近がトリミング可能な限界の抵抗体膜厚ｔを超えることになり、これにより、トリミング可能な領域が図５（ａ）に示す距離Ｌ３に限られてしまうため、抵抗体４の幅の１／４程度しかトリミングできず、かつトリミング可能な部分が抵抗体の薄い部分であるため、トリミング時の抵抗値修正倍率は１．１倍程度にしかならず、そして目標抵抗値の約９０％以上の初期抵抗値を持つ抵抗体だけが抵抗値修正可能であるため、十分な抵抗値歩留りを得ることは困難なものであった。

これに対し、図５（ｂ）に示す本発明の一実施の形態の抵抗器のように、第１の抵抗体１４ａを印刷して乾燥させた後に第２の抵抗体１４ｂを印刷して焼成したものにおいては、抵抗体ペーストがだれることはなく第２の抵抗体１４ｂの表面が平らで膜厚が均一になるため、抵抗体１４の中心付近でもトリミング可能な限界である抵抗体膜厚ｔを超えることはなく、これにより、トリミング可能な領域は図５（ｂ）に示す距離Ｌ４となるものである。このため、本発明の一実施の形態においては、抵抗体１４の中心付近（抵抗体１４の幅の１／２）までトリミングが可能となり、そしてトリミング時の抵抗値修正倍率は１．６倍程度になるため、目標抵抗値の約６３％以上の初期抵抗値を持つ抵抗体の修正が可能であり、十分な抵抗値歩留りを得ることが可能となるものである。

上記した本発明の一実施の形態における抵抗器と従来の抵抗器を、それぞれ１万個ずつ作製して両者の抵抗値歩留りを比較してみた。従来の抵抗器はトリミング前の初期抵抗値９５ｍΩ狙いで、本発明の一実施の形態における抵抗器はトリミング前の初期抵抗値８２ｍΩ狙いでそれぞれ作製し、それぞれの抵抗体をトリミングして抵抗値を調整し、１００ｍΩの抵抗器を作製した。図６（ａ）（ｂ）は、従来例と本発明の一実施の形態におけるトリミング前の初期抵抗値分布曲線（一点鎖線で示した狙い値を中心とした分布）ならびにトリミングによって目標抵抗値１００ｍΩに修正可能な範囲（太線の両矢印）を示したものである。この図６（ａ）（ｂ）から明らかなように、従来の抵抗器では抵抗値歩留りが６８％と低い結果であったが、本発明の一実施の形態における抵抗器では抵抗値歩留りが１００％という具合に良好な結果が得られた。

本発明に係る抵抗器の製造方法は、抵抗体を厚く印刷しても抵抗体の膜厚が均一なものが得られ、また抵抗体の中心付近まで安定した状態でトリミングが可能となり、そしてこのトリミング時の抵抗値上昇率も十分あるため、抵抗値の歩留りも良好である抵抗器が得られるという効果を有するものであり、特に抵抗体を厚く形成するようにした低い抵抗値で高精度が要求される角形チップ抵抗器に適用することにより有用となるものである。

（ａ）本発明の一実施の形態における抵抗器の断面図、（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図 （ａ）〜（ｃ）同抵抗器の製造方法を示す製造工程図 （ａ）〜（ｃ）同抵抗器の製造方法を示す製造工程図 （ａ）〜（ｄ）同抵抗器の製造方法を示す製造工程図 （ａ）（ｂ）従来の抵抗器の断面図および本発明の一実施の形態における抵抗器の断面図 （ａ）（ｂ）従来の抵抗器と本発明の一実施の形態における抵抗器のトリミング前の初期抵抗値分布と歩留りの関係を示す図 （ａ）従来の抵抗器の断面図、（ｂ）図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図 （ａ）（ｂ）従来の抵抗器の断面図

符号の説明

１１ 絶縁基板
１１ｃ シート状の絶縁基板
１１ｄ 短冊状基板
１１ｅ 個片状基板
１３ 上面電極
１４ 抵抗体
１４ａ 第１の抵抗体
１４ｂ 第２の抵抗体

Claims (4)

1. シート状の絶縁基板に複数の上面電極を印刷して焼成する工程と、前記絶縁基板の上面に前記複数の上面電極と電気的に接続されるように複数の第１の抵抗体を印刷して乾燥する工程と、前記複数の第１の抵抗体を覆うように複数の第２の抵抗体を印刷して焼成する工程とを備えた抵抗器の製造方法。
2. シート状の絶縁基板に複数の上面電極を印刷して焼成する工程と、前記絶縁基板の上面に前記複数の上面電極と電気的に接続されるように複数の抵抗体をｎ層（ｎは３以上の整数）重ねて形成する工程を含む抵抗器の製造方法において、１層目の抵抗体から（ｎ−１）層目の抵抗体までは前記複数の上面電極と電気的に接続されるように順次重ねて印刷して乾燥させるようにし、ｎ層目の抵抗体は前記複数の上面電極と電気的に接続されるように（ｎ−１）層目の抵抗体に重ねるように印刷して焼成するようにした抵抗器の製造方法。
3. 絶縁基板の上面と裏面に抵抗体を形成するようにした請求項１または２記載の抵抗器の製造方法。
4. 抵抗体の乾燥温度を３００℃以下にした請求項１〜３のいずれかに記載の抵抗器の製造方法。

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