JP2010016174A - チップ抵抗器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な耐電圧特性を有し、高歩留まりで製造可能なチップ抵抗器及びその製造方法を提供する。
【解決手段】平面視矩形状とした絶縁基板と、この絶縁基板の上面に所定の間隔を隔てて設けた第１と第２の上面電極と、一方端を第１の上面電極に電気的に接続させるとともに、他方端を第２の上面電極に電気的に接続させて絶縁基板の上面に設けた抵抗体とを有するチップ抵抗器及びその製造方法において、抵抗体をトリミングすることにより形成したトリミング溝を、第１の上面電極と抵抗体との間、及び／または第２の上面電極と抵抗体との間に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップ抵抗器及びその製造方法に関する。

従来、セラミックス基板などの絶縁基板を用いたチップ抵抗器が知られている。一般的なチップ抵抗器では、平面視矩形状とした絶縁基板の上面に、所定の間隔を隔てて第１と第２の上面電極を設け、一方端を第１の上面電極に電気的に接続させるとともに他方端を第２の上面電極に電気的に接続させて抵抗体を設け、さらに、第１の上面電極と第２の上面電極にそれぞれ電気的に接続させて外部接続端子を形成して、この外部接続端子を介して実装基板の所定位置に配設可能としている。

昨今では、小型化されたチップ抵抗器において、耐サージ特性を向上させるために、第１の上面電極と第２の上面電極の間に配設した抵抗体によって形成される通電経路をできるだけ長くすることが行われており、例えば、抵抗体をつづら折り状に折り曲げて配設したりするチップ抵抗器が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−１４２１６５号公報

しかしながら、抵抗体をつづら折り状などのようなパターン形状に配設した際には、以下のような問題が生じることとなっていた。

すなわち、絶縁基板の上面に形成する抵抗体は、ルテニウムなどの抵抗体材料をペースト状とした抵抗体ペーストを絶縁基板の上面にスクリーン印刷し、焼成することによって形成しているが、スクリーン印刷に用いる印刷マスクが絶縁基板に対してずれていたり、あるいは、抵抗体ペーストに滲みが生じたりした場合に、抵抗体が端部以外でも第１の上面電極及び／または第２の上面電極に接触し、リーク不良を生じさせることがあった。

特に、抵抗体ペーストの滲みによって抵抗体が第１の上面電極あるいは第２の上面電極に極めて近接した状態となっている場合には、製造直後の検査では正常と判断されるものの、使用にともなう発熱などの影響によって耐電圧特性の劣化が生じ、使用中に不良化するおそれがあった。そこで、抵抗体の形成後にも検査を行って、抵抗体が第１の上面電極あるいは第２の上面電極に極めて近接した状態となっている場合には、その製品をあらかじめ排除することとしており、製造歩留まりを大きく低下させる原因となっていた。

本発明者は、このような現状に鑑み、十分な耐電圧特性を有するチップ抵抗器を高歩留まりで製造すべく研究開発を行って、本発明をなすに至ったものである。

本発明のチップ抵抗器は、平面視矩形状とした絶縁基板と、この絶縁基板の上面に所定の間隔を隔てて設けた第１と第２の上面電極と、一方端を第１の上面電極に電気的に接続させるとともに、他方端を第２の上面電極に電気的に接続させて絶縁基板の上面に設けた抵抗体とを有するチップ抵抗器において、抵抗体をトリミングすることにより形成したトリミング溝を、第１の上面電極と抵抗体との間、及び／または第２の上面電極と抵抗体との間に設けていることとした。

さらに、本発明のチップ抵抗器は、トリミング溝部分の絶縁基板を窪ませていることにも特徴を有するものである。

本発明のチップ抵抗器の製造方法は、平面視矩形状とした絶縁基板の上面に、所定の間隔を隔てて第１と第２の上面電極を設けるとともに、一方端を第１の上面電極に電気的に接続させ、他方端を第２の上面電極に電気的に接続させた抵抗体を設けているチップ抵抗器の製造方法において、抵抗体をトリミングすることにより第１の上面電極と抵抗体との間、及び／または第２の上面電極と抵抗体との間にトリミング溝を形成して抵抗体を除去する抵抗体除去工程を有するものである。

さらに、本発明のチップ抵抗器の製造方法は、抵抗体を絶縁基板上に形成する際に、第１の上面電極と第２の上面電極の少なくともいずれか一方の配置を基準として抵抗体を形成することにより、基準とした上面電極と抵抗体との間にトリミング溝の幅寸法以上の間隙を設けていることにも特徴を有するものである。

本発明によれば、抵抗体をトリミングすることにより第１の上面電極と抵抗体との間、及び／または第２の上面電極と抵抗体との間にトリミング溝を形成していることによって、抵抗体と第１の上面電極及び／または第２の上面電極の間に一定のクリアランスを確実に設けることができるので、リーク不良の発生を防止できるだけでなく、耐電圧特性の安定化を図り、製造歩留まりを大きく向上させることができる。しかも、抵抗体の形成時に印刷マスクの位置ズレを気にする必要がなく、製造効率の向上を図ることができる。

本発明のチップ抵抗器は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、平面視矩形状とした絶縁基板10の上面に所定の間隔を隔てて第１上面電極21と第２上面電極22を設け、第１上面電極21に一方端を電気的に接続するとともに第２上面電極22に他方端を電気的に接続させて抵抗体40を設けているものである。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ１−Ｘ１切断端面図であって、図１（ｂ）中、31は第１下面電極、32は第１下面電極である。

さらに、チップ抵抗器では、第１上面電極21と抵抗体40との間に凹状の溝としてトリミングによって形成した形成した第１絶縁用トリミング溝61を設けて、第１上面電極21と抵抗体40との間においてリークが発生することを物理的に防止しており、また、第２上面電極22と抵抗体40との間にも凹状の溝としてトリミングによって形成した形成した第２絶縁用トリミング溝62を設けて、第２上面電極22と抵抗体40との間においてリークが発生することを物理的に防止している。

第１絶縁用トリミング溝61及び第２絶縁用トリミング溝62は、抵抗体40の抵抗値を調整するために抵抗体40をトリミングする際に使用するトリミング装置を用いて形成しており、第１絶縁用トリミング溝61及び第２絶縁用トリミング溝62の形成にともなって第１上面電極21と抵抗体40との間、及び第２上面電極22と抵抗体40との間には、一定のクリアランスを確実に設けることができるので、リーク不良の発生を防止でき、しかも、耐電圧特性の安定化を図ることができる。

特に、第１絶縁用トリミング溝61及び第２絶縁用トリミング溝62を、ＣＯ_２レーザによるレーザトリミング装置、ＹＡＧレーザによるレーザトリミング装置などを用いて形成した場合には、図１（ｂ）に示すように、抵抗体40だけでなく各トリミング溝61,62部分の絶縁基板10もトリミングされて凹状に窪んだ凹状溝11が形成される。

このように、第１絶縁用トリミング溝61部分及び第２絶縁用トリミング溝62部分の絶縁基板10に凹状溝11を形成することによって、抵抗体40の残留が生じることがなく、しかも、絶縁基板10の表面に沿った抵抗体40から第１上面電極21あるいは第２上面電極22までの物理的な距離を長くすることができ、耐電圧特性を向上させることができる。

以下において、本実施形態のチップ抵抗器の製造工程について説明する。

本実施形態のチップ抵抗器では、基体となる絶縁基板をセラミックス製としている。絶縁基板はセラミックス製に限定するものではなく、絶縁性を有している材料であれば何を用いてもよい。

図２（ａ）に示すように、絶縁基板10は長辺と短辺を有する平面視矩形状としており、通常、長辺方向及び短辺方向に沿ってそれぞれ複数の絶縁基板10を連ねた集合基板（図示せず）の状態としてチップ抵抗器の製造を行っている。なお、集合基板には長辺方向及び短辺方向に沿ってそれぞれスリット（図示せず）をあらかじめ形成しており、スリット部分で集合基板を分割することにより個々の絶縁基板10に切り出し可能としている。また、最近では、スリットを用いて集合基板を分割するのではなく、長辺方向及び短辺方向にそれぞれ沿って集合基板をダイサーによってダイシングすることにより集合基板から個々の絶縁基板10を切り出すこともある。以下においては、説明の便宜上、１つの絶縁基板10に対して説明を行う。

絶縁基板10の上面には、粉末状とした銀などの導電材料をペースト状とした電極ペーストをスクリーン印刷により塗布し、焼成することにより、互いに所定の間隔を隔てて第１上面電極21と第２上面電極22を形成している。

第１上面電極21と第２上面電極22は、それぞれ絶縁基板10の長辺に沿って帯状に設けており、特に、本実施形態では、第２上面電極22は、耐電圧特性などを考慮して、第１上面電極21のように長辺全体にわたって設けるのではなく、長辺全体の一部分にのみ設けている。なお、第２上面電極22も、第１上面電極21のように長辺全体にわたって設けてもよい。また、第１上面電極21及び第２上面電極22は、絶縁基板10の長辺に沿って設けるのではなく、絶縁基板10の短辺に沿って設けてもよい。

第１上面電極21及び第２上面電極22の形成後、絶縁基板10には、図２（ａ）のＸ２−Ｘ２切断端面図である図２（ｂ）に示すように、下面側にそれぞれ第１上面電極21及び第２上面電極22に対応した第１下面電極31と第２下面電極32を設けている。第１下面電極31と第２下面電極32も、絶縁基板10に電極ペーストを長辺に沿って帯状にスクリーン印刷によって塗布し、焼成して形成している。なお、第１上面電極21と第２上面電極22ではなく、第１下面電極31と第２下面電極32を第１上面電極21と第２上面電極22よりも先に形成してもよい。

第１上下面電極21,31及び第２上下面電極22,32の形成後、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、絶縁基板10の上面には、ルテニウムなどの抵抗体材料をペースト状とした抵抗体ペーストをスクリーン印刷によって塗布し、焼成して、膜状の抵抗体40を形成している。

本実施形態では、抵抗体40は、後述するようにトリミング工程によって第１トリミング溝が形成される第１トリミング領域41と、第２トリミング溝が形成される第２トリミング領域42と、第１トリミング領域41と第２トリミング領域42とを連結する連結領域43と、第１トリミング領域41と第１上面電極21とを電気的に接続する第１接続領域44と、第２トリミング領域42と第２上面電極22とを電気的に接続する第２接続領域45で構成している。

すなわち、チップ抵抗器では、第１上面電極21から第２上面電極22の間に、抵抗体40によって第１接続領域44→第１トリミング領域41→連結領域43→第２トリミング領域42→第２接続領域45のつづら折り状の通電経路が形成されているので、耐電圧特性を向上させることができる。

また、本実施形態では、抵抗体40の形成にともなって、第１トリミング領域41及び連結領域43の抵抗体40と第１上面電極21との間には第１間隙46が形成され、第２トリミング領域42の抵抗体40と第２上面電極22との間には第２間隙47が形成されることとなっている。

抵抗体40の形成後、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、絶縁基板10の上面には、ガラス粉末などの絶縁性材料をペースト状としたガラスペーストをスクリーン印刷によって塗布し、焼成することにより抵抗体40を被覆した保護層50を形成している。この保護層50は、後述するトリミング工程において抵抗体40がトリミングされることによって発生するトリミング屑が、抵抗体40に再付着することを防止するために設けているものであり、場合によっては必ずしも設けなくてもよい。また、本実施形態では保護層50をガラス層としているが、絶縁製の樹脂などを用いた樹脂層としてもよい。

保護層50の形成後、後述するトリミング工程で用いるトリミング装置を用いて、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１間隙46に沿って第１トリミング領域41及び連結領域43の抵抗体40をトリミングして、第１トリミング領域41及び連結領域43の抵抗体40と第１上面電極21との間に第１絶縁用トリミング溝61を形成し、第２間隙47に沿って第２トリミング領域42の抵抗体40をトリミングして、第２トリミング領域42の抵抗体40と第２上面電極22との間に第２絶縁用トリミング溝62を形成している。

本実施形態では、第１上面電極21の側縁に沿って第１絶縁用トリミング溝61を形成し、また、第２上面電極22の側縁に沿って第２絶縁用トリミング溝62を形成しているが、第１上面電極21及び第２上面電極22が第１絶縁用トリミング溝61及び第２絶縁用トリミング溝62の形成にともなってトリミングされてもよく、第１上面電極21と抵抗体40との間、及び第２上面電極22と抵抗体40との間に所望の幅寸法のクリアランスが設けられていればよい。好適には、第１絶縁用トリミング溝61及び第２絶縁用トリミング溝62の幅は、４０μｍ以上であることが望ましい。

第１絶縁用トリミング溝61及び第２絶縁用トリミング溝62の形成に用いるトリミング装置は、ＹＡＧレーザによるレーザトリミング装置だけでなく、ＣＯ_２レーザによるレーザトリミング装置、サンドトリマー装置、ウォータートリマー装置、さらには集合基板を分割する際に使用されるダイサースクライブ装置などを用いることができる。

特に、ＣＯ_２レーザやＹＡＧレーザによるレーザトリミング、あるいはダイサースクライブによって第１絶縁用トリミング溝61及び第２絶縁用トリミング溝62を形成した場合には、第１絶縁用トリミング溝61及び第２絶縁用トリミング溝62の形成にともなって、第１絶縁用トリミング溝61部分の絶縁基板10及び第２絶縁用トリミング溝62部分の絶縁基板10に、図１（ｂ）に示すように凹状溝11が形成される。

このように、絶縁基板10に凹状溝11を形成することにより、第１絶縁用トリミング溝61部分及び第２絶縁用トリミング溝62部分の抵抗体40を確実に除去することができ、しかも、絶縁基板10の表面に沿った抵抗体40から第１上面電極21あるいは第２上面電極22までの物理的な距離を長くすることができ、耐電圧特性を向上させることができる。

さらに、後述するように絶縁性材料で第１絶縁用トリミング溝61及び第２絶縁用トリミング溝62はそれぞれ埋め戻されるので、抵抗体40と第１上面電極21及び第２上面電極22との絶縁を確実に行うことができ、耐電圧特性の向上を図ることができる。

トリミング装置を用いて抵抗体を除去して第１絶縁用トリミング溝61及び第２絶縁用トリミング溝62を形成する抵抗体除去工程の後、図５に示すようにトリミング装置を用いて第１トリミング領域41に第１トリミング溝71を形成し、また必要に応じて第２トリミング領域42に第２トリミング溝72を形成しながら、抵抗体40の抵抗値を調整している。

このように、第１トリミング溝71及び第２トリミング溝72を形成して抵抗体40の抵抗値を調整するトリミング工程では、トリミング装置に設けた所定のプローブ（図示せず）を第１上面電極21と第２上面電極22にそれぞれ当接させて抵抗体40に通電し、抵抗体40を流れる電流の電流値、あるいは抵抗体40の電圧値を計測することにより抵抗体40の抵抗値を計測しながら第１トリミング溝71または第２トリミング溝72を形成して、抵抗体40の所望の抵抗値としている。

トリミング工程での抵抗値の調整後、図６に示すように絶縁基板10の上面に抵抗体40を被覆する絶縁層80を形成している。本実施形態では、絶縁層80は、絶縁基板10の上面にガラスペーストをスクリーン印刷によって塗布し、焼成して形成しており、場合によっては、第１絶縁用トリミング溝61、第２絶縁用トリミング溝62、第１トリミング溝71、及び第２トリミング溝72を埋め戻す一次絶縁層（図示せず）を形成して、この一次絶縁層の上面に二次絶縁層（図示せず）を形成する２層構造としてもよい。絶縁層80は、２層構造とすることにより、絶縁基板10の中央部分における絶縁層80の表面を平坦化しやすく、この部分に製品型番などの標印をきれいに印字できる。

絶縁層80の形成後、集合基板を第１上面電極21及び第２上面電極22の方向に沿って分割することにより、絶縁基板10が一列に連なったバー状基板（図示せず）とし、このバー状基板の分割によって露出した端面にそれぞれ電極ペーストを塗布して焼成することにより、図７に示すように第１上面電極21と第１下面電極31、及び第２上面電極22と第２下面電極32を電気的に接続する側面電極81を形成している。

側面電極81の形成後、バー状基板から個々の絶縁基板10に分割して、バレルめっきなどのめっき処理を行うことにより、第１上面電極21、第１下面電極31、第２上面電極22、第２下面電極32、及び側面電極81を被覆するめっき被膜を形成して、このめっき被膜を、図８に示すように外部接続端子82としている。この外部接続端子82としてのめっき被膜は、単層のめっき被膜であってもよいし、例えば先にニッケル被膜を形成してその上に半田被膜を形成した複数層のめっき被膜であってもよい。また、外部接続端子82はめっき被膜で形成する場合だけでなく、蒸着など適宜の方法を用いて形成してもよい。

上述した実施形態では、図３（ａ）に示したように、絶縁基板10の上面に抵抗体40を形成する際に、第１トリミング領域41及び連結領域43の抵抗体40と第１上面電極21との間に第１間隙46を形成し、第２トリミング領域42の抵抗体40と第２上面電極22との間に第２間隙47を形成しているが、例えば、図９（ａ）に示すように、第１トリミング領域41及び連結領域43の抵抗体40と第１上面電極21に当接させて設け、第２トリミング領域42の抵抗体40を第２上面電極22に当接させて設けたり、さらには、図９（ｂ）に示すように、第１トリミング領域41及び連結領域43の抵抗体40を第１上面電極21に重ねさせて設け、第２トリミング領域42の抵抗体40を第２上面電極22に重ねさせて設けたりしても、第１絶縁用トリミング溝61及び第２絶縁用トリミング溝62の形成にともなって抵抗体40と第１上面電極21及び第２上面電極22との間に十分なクリアランスを形成できる。

したがって、抵抗体40を形成する際に、抵抗体40となる抵抗体ペーストを印刷するために用いている印刷パターンが絶縁基板10に対してずれたり、あるいは抵抗体ペーストが滲んだりしてもよく、また、あらかじめ抵抗体40を大きめに形成することができるので、微小な抵抗体40を形成しやすくすることができる。

また、抵抗体40を形成する際には、例えば、図１０に示すように、第１上面電極21の配置を基準として、第１上面電極21と第１トリミング領域41及び連結領域43の抵抗体40との間に第１絶縁用トリミング溝61に相当する幅寸法以上の第１間隙46を設けることにより、この第１間隙46部分には第１絶縁用トリミング溝61を設ける必要がなく、抵抗体除去工程に要する時間を短縮して、製造効率を向上させることができる。

なお、第１上面電極21の配置を基準とするのではなく、第２上面電極22の配置を基準としてもよく、第１上面電極21と第２上面電極22のいずれを基準とするかは、抵抗体40となる抵抗体ペーストをスクリーン印刷する際に、スキージの移動の上手側に位置する方の上面電極を基準とすることにより、抵抗体ペーストの滲みの影響を受けにくくして、確実な幅寸法を有する第１間隙46あるいは第２間隙47を形成できる。

さらには、第１絶縁用トリミング溝61あるいは第２絶縁用トリミング溝62は抵抗値調整のトリミング溝として用いてもよく、例えば、図１１に示すように、抵抗体40には、あらかじめ第１トリミング溝71に相当する切欠部71'を設けておき、また、図１０と同様に抵抗体40を第１上面電極21の配置を基準として設け、図１１中の符号91で示す第１ハッチング領域部分に第２絶縁用トリミング溝62を形成する際に、抵抗体40の抵抗値を検出しながらトリミングを行って第２絶縁用トリミング溝62を形成し、所定の抵抗値となったところで第２絶縁用トリミング溝62の形成を停止して、引き続いて、図１１中の符号92で示す第２ハッチング領域部分に第２トリミング溝72を形成することにより抵抗値調整を行ってもよい。

このようにすることによって、抵抗体除去工程及びトリミング工程に要する時間を大きく短縮することができ、製造効率をさらに向上させることができる。

（ａ）は第１絶縁用トリミング溝及び第２絶縁用トリミング溝の形成時のチップ抵抗器の平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ１−Ｘ１切断端面図である。 （ａ）は第１上下面電極及び第２上下面電極の形成時のチップ抵抗器の平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ２−Ｘ２切断端面図である。 （ａ）は抵抗体の形成時のチップ抵抗器の平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ３−Ｘ３切断端面図である。 （ａ）は保護層の形成時のチップ抵抗器の平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ４−Ｘ４切断端面図である。 第１トリミング溝及び第２トリミング溝の形成時のチップ抵抗器の平面図である。 絶縁層の形成時のチップ抵抗器の切断端面図である。 側面電極の形成時のチップ抵抗器の切断端面図である。 外部接続端子の形成時のチップ抵抗器の切断端面図である。 他の実施形態の抵抗体の形成状態を示すチップ抵抗器の平面図である。 他の実施形態の抵抗体の形成状態を示すチップ抵抗器の平面図である。 他の実施形態の抵抗体の形成状態を示すチップ抵抗器の平面図である。

符号の説明

10 絶縁基板
11 凹状溝
21 第１上面電極
22 第２上面電極
31 第１下面電極
32 第２下面電極
40 抵抗体
41 第１トリミング領域
42 第２トリミング領域
43 連結領域
44 第１接続領域
45 第２接続領域
46 第１間隙
47 第２間隙
50 保護層
61 第１絶縁用トリミング溝
62 第２絶縁用トリミング溝
71 第１トリミング溝
72 第２トリミング溝
80 絶縁層
81 側面電極
82 外部接続端子

Claims (4)

1. 平面視矩形状とした絶縁基板と、
   この絶縁基板の上面に所定の間隔を隔てて設けた第１と第２の上面電極と、
   一方端を前記第１の上面電極に電気的に接続させるとともに、他方端を前記第２の上面電極に電気的に接続させて前記絶縁基板の上面に設けた抵抗体と
   を有するチップ抵抗器において、
   前記抵抗体をトリミングすることにより形成したトリミング溝を、前記第１の上面電極と前記抵抗体との間、及び／または前記第２の上面電極と前記抵抗体との間に設けていることを特徴とするチップ抵抗器。
2. 前記絶縁基板は、前記トリミング溝部分を窪ませていることを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器。
3. 平面視矩形状とした絶縁基板の上面に、所定の間隔を隔てて第１と第２の上面電極を設けるとともに、一方端を前記第１の上面電極に電気的に接続させ、他方端を前記第２の上面電極に電気的に接続させた抵抗体を設けているチップ抵抗器の製造方法において、
   前記抵抗体をトリミングすることにより前記第１の上面電極と前記抵抗体との間、及び／または前記第２の上面電極と前記抵抗体との間にトリミング溝を形成して前記抵抗体を除去する抵抗体除去工程を有することを特徴とするチップ抵抗器の製造方法。
4. 前記抵抗体を前記絶縁基板上に形成する際に、前記第１の上面電極と前記第２の上面電極の少なくともいずれか一方の配置を基準として前記抵抗体を形成することにより、基準とした上面電極と前記抵抗体との間に前記トリミング溝の幅寸法以上の間隙を設けていることを特徴とする請求項３に記載のチップ抵抗器の製造方法。

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