JP2009016792A - チップ抵抗器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術に不必要な電流伝導インピーダンスを回避し、抵抗温度係数（ＴＣＲ）を有効に安定的に低減する。
【解決手段】熱溶融接合層により基材と抵抗体とを対向接合させ、保護層を該抵抗体の一部の表面に被覆することで、該抵抗体の表面が該保護層に被覆されていない部分を２つの電極領域に区画する抵抗器およびその製造方法を提供する。基材と抵抗体との接合設計は、従来技術のように半導体製造工程を使用したことで発生していた高コストという問題が回避でき、製造の容易化、製造プロセス歩留まりの向上およびコストの低下を図ることが可能である。
【選択図】図１Ｅ

Description

本発明は、抵抗器に関し、特に低抵抗温度係数のチップ抵抗器およびその製造方法に関するものである。

各種電子装置の携帯化および微小化の発展に伴い、常に回路に使用され両端の電位差を計測するためのチップ抵抗器は、さらなる微小化が求められている。計測誤差の低減や電流値検出の向上のために、通常、抵抗値０．０２Ω〜１０Ω、定格許容パワーが０．１Ｗ以上の低抵抗高パワー特性を有するものが必要であり、しかも、抵抗温度係数（ＴＣＲ）を下げるというニーズも満たさなければならず、従来の印刷またはコーティング技術を採用する製造工程において、大量生産を経済的に行うことは実際のところ困難であった。

中華民国特許公告第３５００７１号公報には、セラミックス基板上にスクリーン印刷技術により抵抗膜（材質はガラスと導電粒子とが混合されてなる抵抗ペーストである）を印刷して、乾燥、高温焼結等の製造工程により成形した後、レーザ修正により一部の領域を溶解することでトレンチを形成して、その抵抗値を調整、最後に電気メッキ製造工程により電極を作成するチップ抵抗器が開示されている。

ただし、抵抗膜が印刷方式により形成されたため、その厚さの均一性は制御が難しく、しかも高温焼結の拡散変異の影響により、抵抗膜の抵抗値の変化が大きくなってしまう。特に、チップ抵抗器が高周波数の環境に応用された場合には、抵抗膜は空隙率（porosity）が高く、構造が脆弱であることにより、高周波数信号の損失が大きくて、高周波数製品に適用することができなくなってしまうことがある。

さらに、セラミックス基板上に、例えばスパッタリング蒸着（Ｓｐｕｔｔｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）または蒸着（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）のような物理気相蒸着技術（ＰＶＤ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）や化学気相蒸着技術（ＣＶＤ、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の半導体製造工程により抵抗膜を生成するためのコーティング技術の製造方法が知られている。半導体製造工程によりチップ抵抗器が作成されているため、設備に対する投資は極めて高価であり、また半導体製造工程の歩留まりの制限により、製造コストが高くなりすぎ、製品の競争力が大幅に低下してしまう。また、前記半導体製造工程において抵抗膜に対するパターニング作業はリソグラフィ技術により形成され、フォトレジスト膜が除去されないと後続の処理が行なえない。ただし、フォトレジスト膜が除去された際に、除去が不足または過多になることがよく発生するため、抵抗膜が露出して汚染または酸化されやすくなり、その電気特性に影響を及ぼし、製造工程の歩留まりがその分だけ低下することもあった。

上記の課題を解決するために、中華民国特許公告第Ｉ２３７８９８号公報には、まず、絶縁基板の上表面において該絶縁基板の両端にある主電極をそれぞれ形成し、そして薄膜沈積方式により前記工程における絶縁基板の上表面に１つの抵抗膜を形成し、そして印刷方式により前記工程における抵抗膜に第１の保護層を形成、第１の保護層は、それらの主電極間にある少なくとも一部の抵抗膜をマスクし、それらの主電極にある隣接した端の一部の抵抗膜を露出させ、それらの主電極間にある第１の保護層の一部は間断なく延び、第１の保護層をマスクして露出部分の抵抗膜を除去し、最後に前記工程における絶縁基板の両端部に端面電極を２つ形成し、これに対応する主電極をそれぞれマスクするという製造方法が開示されている。

ただし、上述した技術は半導体製造工程技術を採用しているため、その高コストと低歩留まりという課題が残っており、さらに２つの保護層のコーティング製造工程を別途に増やす必要があるため、製造コストはさらに高くなってしまう。また、その抵抗膜は、主電極を介して間接的に端面電極に電気接続されているため、抵抗膜と主電極との抵抗温度係数（ＴＣＲ）が互いに結合され増大し、製造されたチップ抵抗器の抵抗温度係数を所要値に下げることができなくなり、さらにその放熱効率も影響を与えるようになる。

従って、上述した従来技術は製造工程の歩留まりが低く、設備や製造のコストも上昇し、抵抗温度係数を所要値に下げられないといった欠点が存在したため、それらの欠点を有効に解決するためのチップ抵抗器およびその製造方法を提供することは、当該技術領域において極めて解決すべき課題となっている。

そこで、以上のとおりの事情に鑑み、本発明は、容易に製造することができ、製造工程の歩留まりを向上させることができるチップ抵抗器およびその製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、抵抗温度係数を安定的に所要値まで下げることができるチップ抵抗器およびその製造方法を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、コストを下げることができるチップ抵抗器およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係わるチップ抵抗器の製造方法は、基材および抵抗体を提供する工程と、熱溶融接合層により該基材と該抵抗体とを対向接合する工程と、保護層を該抵抗体の一部の表面に被覆することにより、該抵抗体の表面が該保護層に被覆されていない部分を２つの電極領域に区画する工程とを備えている。

前記製造方法において、該熱溶融接合層は、互いに間隔を隔てた少なくとも２つの半田バンプであり、その形状やサイズは特に限定されるものではない。一つの実施形態において、半田付け材料を基材表面に予め塗布しておき、抵抗体に貼り合わせた後、熱溶融により該基材と該抵抗体とを接合する半田バンプに還元される。また、他の実施形態において、半田付け材料を抵抗体の表面に予め塗布しておき、基材に貼り合わせた後、熱溶融により該基材と該抵抗体とを接合する半田バンプに還元される。上述した半田付け材料は、基材と抵抗体の抵抗温度係数に近いものが好ましく、熱伝導性がよいことを基本特性として備えているものであれば、特に制限されるものではなく、例えば銀ペーストを採用してもよい。

一つの実施形態において、保護層を抵抗体の中段領域の表面に被覆することにより、該抵抗体の表面を中段領域の両端に対応させて２つの電極領域に区分する。また、他の実施形態において、抵抗体の２つの電極領域の表面には、例えば電位差の計測を必要とする回路板に半田付けするための電極をそれぞれ形成してよく、電極はローリングメッキ方式により電極領域の表面に形成されるのが好ましい。

使用される基材は、基本特性として絶縁特性を有するものであればよく、特に制限されるものではなく、例えばセラミックス基板を採用してもよい。抵抗体は、基本特性として抵抗値を予め規定した膜片、例えば中央にパンチ孔を有する金属片であってもよく、表面にトレンチを有する金属コーティングであってもよく、また表面にトレンチを有する金属転写膜であってもよい。

同様の目的を達成するために、本発明では、さらにチップ抵抗器が提供されており、基材と、抵抗体と、該基材と該抵抗体とを対向接合させる熱溶融接合層と、該抵抗体の一部の表面に被覆することで、該抵抗体の表面の被覆されていない部分を２つの電極領域に区画する保護層とを備えている。

本発明に係るチップ抵抗器およびその製造方法は、熱溶融接合層により該基材と該抵抗体とを対向接合させているため、従来技術のように半導体製造工程を使用したことで発生していた高コストという問題が回避でき、製造の容易化、製造歩留まりの向上およびコストの低下を図ることが可能である。抵抗体の表面が保護層に被覆されていない部分を直接２つの電極領域に区分するため、半田付けに有利である電極を直接形成することができるとともに、半田付けの応用を直接提供することができることにより従来技術に不必要な電流伝導インピーダンスを回避し、また、抵抗温度係数を有効に安定的に低減することを可能にする。

下記において特定の具体的な実施例により本発明の実施方式を説明する。明細書に記載の内容は、この技術分野に精通した者なら簡単に本発明のその他の利点や効果が理解できる。

図１Ａないし図１Ｇは、本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第１の実施形態に基づいて描かれたフローチャートを示す。図に示すように、本発明に係るチップ抵抗器の製造方法は、下記の工程を備えているが、それらに限定されるものではないのはいうまでもない。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、まず、基材１と抵抗体２とを提供する。基材１は、アルミナを主材質とするセラミックス基板を採用することを例にしているが、それは基本特性として絶縁特性を有するものであればよく、特に限定されるものではない。抵抗体２は、中央にパンチ孔２１を有する金属片を例にしている。この金属片の材質は、銅、マンガン、錫またはニッケルの合金であってもよいが、それらに限定されるものではない。パンチ孔２１は、円形または矩形等で面積または長さが計算され抵抗値に換算されやすい形状であってもよく、プレス加工により予めプレス成形される。抵抗体２は、基本特性としてその抵抗値を予め規定した板片または膜片であればよく、例えば表面にトレンチを有する金属コーティングであってもよく、または表面にトレンチを有する金属転写膜であってもよく、本実施形態に記載のものに限定されるものではない。

図１Ｃおよび図１Ｄに示すように、熱溶融接合層３により基材１と抵抗体２とを対向接合させる。熱溶融接合層３は、相互に間隔を隔てた少なくとも２つの半田バンプを採用し、さらにその２つの半田バンプの対向位置および幅により抵抗体２の抵抗値を調整する。熱溶融接合層３の形成順序は、特に制限されないが、本実施形態においては、半田付け材料を基材１の表面に予め塗布し、抵抗体２に貼り合わせた後、熱溶融により基材１と抵抗体２とを接合する、例えば半田バンプである熱溶融接合層３に還元される。上述した半田付け材料は銀ペーストを例にしている。

当然のように、上述した熱溶融接合層３は、相互に間隔を隔てた少なくとも２つの半田バンプに限定されず、熱溶融接合製造工程を提供し熱伝導特性を有する接合材料であればよく、例えば基材１の表面の全層に銀ペーストを印刷するとともに、ベークにより熱溶融し乾燥することで基材１と抵抗体２とを接合固定することも可能である。上述した全層の銀ペーストは、例えば２つの半田バンプである熱溶融接合層３に相当し、本実施形態に記載の２つの半田バンプに限定されるものではない。また、前記ベークおよび乾燥固体化の工程はリフロー製造工程に相当し、例えば２５０℃の環境でのベークを経て、室温で自然乾燥により固体化されてもよく、同様にそれらに限定されるものではない。ベークおよび乾燥固体化を実現できる方法であれば、本発明に記載の熱溶融接合に適用してもよい。

図１Ｅに示すように、保護層４を抵抗体２の一部の表面に被覆することにより、該抵抗体２の表面が該保護層４に被覆されていない部分を２つの電極領域２３に区画する。ここまでの工程でチップ抵抗器の製品が完成したものと見なす。保護層４は、絶縁効果を基本特性とするものが提供される。本実施形態においては、例えばエポキシ樹脂等の絶縁材料を採用し、塗布方式により抵抗体２の中段領域表面（上面および側面を含む）に被覆することにより、抵抗体２の表面が中段領域に対応する両端領域を２つの電極領域２３に区画する。実際の応用において、抵抗体２の表面に区画された２つの電極領域２３により、外部装置に直接半田付けすることができ、例えば回路板の所定の回路に直接半田付けすることができる。

図１Ｆに示すように、後続して実際に応用された半田付けの便利性を利用して、抵抗体２の２つの電極領域２３の表面に、例えば電位差の計測を必要とする回路板に半田付けするための電極５がそれぞれ形成されてもよい。好ましい実施形態において、電極５は、ローリングメッキ方式により電極領域２３の表面に形成されるが、それに限定されるものではなく、電極領域２３の表面に直接電極５が形成される方法であればよく、その基本条件は両者間のいかなる媒質をも介さず連接する方法であり、例えばその他の電気メッキ方式または熱圧着方式のいずれもが中間媒質を介さない方法である。電極５の形成は、外部への半田付けの利便性が提供されることを目的とするため、電極５の材質は、錫を有する合金材料、例えば銅、ニッケル、錫の３種の金属材料の合金であるのが好ましい。

ここでは、本実施形態において単一のチップ抵抗器の製造フローを例に説明しているが、本発明の技術思想はこれらに限定されるものではなく、バッチ生産のための生産における慣用方法、例えば前述したセラミックス基板１を複数のマトリックス配置の状態に整合し、抵抗体２を複数のマトリックス配置の状態に整合し、後続の製造工程により複数のチップ抵抗器を同時に完成した後、単一分割を行う作業であればよい。その製造工程は本発明の技術思想から逸脱されない限り、本発明に含まれるものと見なし、バッチ生産同時作業および単一分割作業は、所属する技術領域において通常知識を有する者が常に理解し実施しうるものであるため、その他の実施形態に照らして詳しく説明することを省略する。

図２Ａないし図２Ｇは、本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第２の実施形態に基づいて描かれたフローチャートを示す。このチップ抵抗器の製造方法は、大部分が前記第１の実施形態の製造工程と同じ製造工程を備え、製造されたチップ抵抗器の構造を何も変更していない。本願明細書をより簡単明瞭にするために、同一または相当部分に同一符号を付し、別途に区分表示せず、製造工程の共通点と変化についてのみ詳述する。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、まず、基材１と抵抗体２とを提供する。基材１および抵抗体２の特性や変化は、第１の実施形態と同様であるため、詳しい説明を省略する。

図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、熱溶融接合層３により基材１と抵抗体２とを対向接合させる。熱溶融接合層３は、相互に間隔を隔てた少なくとも２つの半田バンプまたは前記のような全層の半田付け材料を採用することができるが、その形成順序は特に制限されない。本実施形態においては、２つの半田バンプを例にする熱溶融接合層３は、半田付け材料を抵抗体２の表面に予め塗布し、基材１に貼り合わせた後、熱溶融により基材１と抵抗体２とを接合する、例えば半田バンプである熱溶融接合層３に還元される。上述した半田付け材料は銀ペーストを例にしている。この熱溶融接合層３の特性や変化は第１の実施形態と同様であるため、詳しい説明を省略する。

図２Ｅおよび図２Ｆに示すように、引き続き保護層４を被覆する工程、実際の応用において２つの電極領域２３の表面に電極５をそれぞれ形成する工程、および保護層４と電極５の特性や変化は、第１の実施形態と同様であるため、詳しい説明を省略する。

また、本発明では、図１Ｅおよび図２Ｅに示すように、さらにチップ抵抗器が提供されており、基材１と、抵抗体２と、該基材１と該抵抗体２とを対向接合させる熱溶融接合層３と、該抵抗体２の一部の表面に被覆することにより、該抵抗体２の表面の被覆されていない部分を２つの電極領域２３に区画する保護層４とを備えている。

基材１、抵抗体２、熱溶融接合層３、保護層４の材質特性や構造変化は、前記の製造方法に記載のものと同一であるため、詳しい説明を省略する。また、本発明に係るチップ抵抗器は、図１Ｆまたは図２Ｆに示すように、２つの電極領域２３の表面に形成された電極５を備えてもよい。

図３は、本発明に係るチップ抵抗器を外部装置に応用する場合の使用状態の熱伝導を模式的に示す。図に示すように、チップ抵抗器の２つの電極領域２３の表面の電極５は、外部装置６（例えば回路板）の回路において対応する回路接点６１に半田付けすることができ、前記チップ抵抗器に対応する構造設計において、電極５は直接抵抗体２に接続されているため、抵抗体２の作動で熱量が生じた場合、図中の矢印が示すように、保護層４のブロッキングにより熱伝導性がよい基材１へ熱伝導され、基材１が抵抗体２の両側にある電極の好適なルートを介して回路接点６１に伝導される。

従って、熱量は基材１を介して熱拡散されるとともに、回路接点６１を介して直接外部装置６の印刷回路に伝導される。これにより熱量が直接下方へ拡散され、例えば回路板の外部装置６が焼損されることを回避し、電極５と抵抗体２の温度の上昇により抵抗温度係数の過大な変化を有効に抑制することができるため、抵抗値が非常に低い製品に適用することができる。

上述のように、本発明に係るチップ抵抗器およびその製造方法は、熱溶融接合層により該基材と該抵抗体とを対向接合させているため、従来技術のように半導体製造工程を使用したことで発生していた高コストという問題が回避でき、製造の容易化、製造歩留まりの向上およびコストの低下を図ることが可能である。抵抗体の表面が保護層に被覆されていない部分を直接２つの電極領域に区画するため、半田付けに有利である電極を直接形成することができるとともに、半田付けの応用を直接提供することができることにより従来技術に不必要な電流伝導インピーダンスを回避し、また、抵抗温度係数を有効に低減することを可能にする。従って、本発明に係るチップ抵抗器およびその製造方法は、従来技術に存在した種々の問題を解決することができ、特許請求の要件における産業上の利用性、新規性および進歩性を満たしている。

上述のように、これらの実施の形態は本発明の原理および効果・機能を例示的に説明するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。本発明に係る実質的な技術内容は、下記の特許請求の範囲に定義される。本発明は、この技術分野に精通した者により特許請求の範囲を逸脱しない範囲で色々な修飾や変更をすることが可能であり、そうした修飾や変更は本発明の技術範囲に含まれているものである。

本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第１の実施形態のフローチャートを模式的に示す。 本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第１の実施形態のフローチャートを模式的に示す。 本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第１の実施形態のフローチャートを模式的に示す。 本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第１の実施形態のフローチャートを模式的に示す。 本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第１の実施形態のフローチャートを模式的に示す。 本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第１の実施形態のフローチャートを模式的に示す。 本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第２の実施形態のフローチャートを模式的に示す。 本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第２の実施形態のフローチャートを模式的に示す。 本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第２の実施形態のフローチャートを模式的に示す。 本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第２の実施形態のフローチャートを模式的に示す。 本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第２の実施形態のフローチャートを模式的に示す。 本発明に係るチップ抵抗器の製造方法の第２の実施形態のフローチャートを模式的に示す。 本発明に係るチップ抵抗器の使用状態の熱伝導を模式的に示す。

符号の説明

１ 基材
２ 抵抗体
２１ パンチ孔
２３ 電極領域
３ 熱溶融接合層
４ 保護層
５ 電極
６ 外部装置
６１ 回路接点

Claims (21)

1. 基材および抵抗体を提供する工程と、
   熱溶融接合層により前記基材と前記抵抗体とを対向接合する工程と、
   保護層を前記抵抗体の一部の表面に被覆することにより、前記抵抗体の表面が前記保護層に被覆されていない部分を２つの電極領域に区画する工程と、
   を備えていることを特徴とするチップ抵抗器の製造方法。
2. 前記熱溶融接合層が、互いに間隔を隔てた少なくとも２つの半田バンプであることを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器の製造方法。
3. 半田付け材料を前記基材表面に予め塗布しておき、前記抵抗体に貼り合わせた後、熱溶融により前記基材と前記抵抗体とを接合する前記半田バンプに還元されることを特徴とする請求項２に記載のチップ抵抗器の製造方法。
4. 半田付け材料を前記抵抗体の表面に予め塗布しておき、前記基材に貼り合わせた後、熱溶融により前記基材と前記抵抗体とを接合する前記半田バンプに還元されることを特徴とする請求項２に記載のチップ抵抗器の製造方法。
5. 前記半田付け材料が、銀ペーストであることを特徴とする請求項３または４に記載のチップ抵抗器の製造方法。
6. 前記半田付け材料が、ベークにより熱溶融し乾燥することで前記基材と前記抵抗体とを接合固定することを特徴とする請求項３または４に記載のチップ抵抗器の製造方法。
7. 前記保護層を前記抵抗体の中段領域表面に被覆することにより、前記抵抗体の表面が中段領域に対応する両端領域を２つの電極領域に区画することを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器の製造方法。
8. 前記抵抗体の２つの電極領域の表面に、電極がそれぞれ形成される工程をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載のチップ抵抗器の製造方法。
9. 前記電極が、ローリングメッキ方式により前記電極領域の表面に形成されることを特徴とする請求項８に記載のチップ抵抗器の製造方法。
10. 前記基材が、セラミックス基板であることを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器の製造方法。
11. 前記セラミックス基板の材質が、アルミナであることを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器の製造方法。
12. 前記抵抗体が、中央にパンチ孔を有する金属片であることを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器の製造方法。
13. 前記抵抗体が、表面にトレンチを有する金属コーティングであることを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器の製造方法。
14. 前記抵抗体が、表面にトレンチを有する金属転写膜であることを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器の製造方法。
15. 基材と、
    抵抗体と、
    前記基材と前記抵抗体とを対向接合させる熱溶融接合層と、
    前記抵抗体の一部の表面に被覆することで、前記抵抗体の表面の被覆されていない部分を２つの電極領域に区画する保護層と、
    を備えていることを特徴とするチップ抵抗器。
16. 前記熱溶融接合層が、互いに間隔を隔てた少なくとも２つの半田バンプでああることを特徴とする請求項１５に記載のチップ抵抗器。
17. 前記半田バンプの材質が、銀ペーストであることを特徴とする請求項１６に記載のチップ抵抗器。
18. 前記保護層を前記抵抗体の中段領域表面に被覆することにより、前記抵抗体の表面が中段領域に対応する両端領域を２つの電極領域に区画することを特徴とする請求項１５に記載のチップ抵抗器。
19. 前記抵抗体の２つの電極領域の表面に、それぞれ形成される２つの電極をさらに備えていることを特徴とする請求項１８に記載のチップ抵抗器。
20. 前記基材が、セラミックス基板であることを特徴とする請求項１５に記載のチップ抵抗器。
21. 前記抵抗体が、中央にパンチ孔を有する金属片、表面にトレンチを有する金属コーティング、または表面にトレンチを有する金属転写膜のいずれかから選択されるものであることを特徴とする請求項１５に記載のチップ抵抗器。

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