JP2010225660A - チップ抵抗器およびその実装構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部電極に対する導電性接着剤の電気的および機械的な接続の信頼性を高めることが容易なチップ抵抗器とその実装構造を安価に提供すること。
【解決手段】チップ抵抗器1の絶縁性基板2の上面には、抵抗体4と、抵抗体の両端部に重なり合う一対の内部電極3と、抵抗体を覆う第1の保護層5および第2保護層6と、内部電極の露出部分を覆う外部電極7とが設けられており、一対の外部電極によって絶縁性基板の側端面が覆われていると共に、外部電極の表面が露出している。外部電極は樹脂材料に導電材料が分散されている導電性接続材料からなり、回路基板30への実装時に使用される導電性接着剤32の樹脂成分と外部電極の樹脂成分は同質である。また、内部電極の抵抗体側の端部が第2保護層によって覆われていると共に、第2保護層の内部電極側の端部が外部電極によって覆われている。
【選択図】図2
【解決手段】チップ抵抗器1の絶縁性基板2の上面には、抵抗体4と、抵抗体の両端部に重なり合う一対の内部電極3と、抵抗体を覆う第1の保護層5および第2保護層6と、内部電極の露出部分を覆う外部電極7とが設けられており、一対の外部電極によって絶縁性基板の側端面が覆われていると共に、外部電極の表面が露出している。外部電極は樹脂材料に導電材料が分散されている導電性接続材料からなり、回路基板30への実装時に使用される導電性接着剤32の樹脂成分と外部電極の樹脂成分は同質である。また、内部電極の抵抗体側の端部が第2保護層によって覆われていると共に、第2保護層の内部電極側の端部が外部電極によって覆われている。
【選択図】図2
Description
本発明は、チップ抵抗器と、チップ抵抗器を回路基板上に面実装する実装構造とに係り、特に、チップ抵抗器の電極部を回路基板上の対応する配線パターンに導電性接着剤によって接続する場合に好適なチップ抵抗器およびその実装構造に関する。
チップ抵抗器は、絶縁性基板の上面に抵抗体と該抵抗体の両端部に重なり合う一対の内部電極と該抵抗体を覆う保護膜とを設け、かつ絶縁性基板の側端面や内部電極を覆うように外部電極を設けて概略構成されており、通常、外部電極の表面にはNiやSn等からなるメッキ層が形成されている(例えば、特許文献1参照)。そして、かかるチップ抵抗器を回路基板に実装する際には、鉛半田(Sn/Pb)を用いたリフローやフロー半田付けを行うことが一般的である。しかしながら、昨今、環境への配慮から鉛の使用は極力抑制することが強く要望されている。
そこで、鉛を含まない鉛フリー半田を用いて、チップ抵抗器の外部電極を回路基板上の対応する配線パターンに半田付けするという手法が実用化されているが、鉛フリー半田を溶融させて接続が行えるようにするためには約260℃まで加熱する必要があるので、実装されるチップ抵抗器にはこの高温に耐えうる耐熱性が要求される。つまり、鉛フリー半田の半田付けによってチップ抵抗器を実装しようとする場合には、チップ抵抗器の耐熱性を大幅に高めておかねばならないため、チップ抵抗器が高コスト化してしまうという難点があった。
一方、鉛半田を用いることなくチップ抵抗器を実装する他の手法として、導電性接着剤によってチップ抵抗器の外部電極を回路基板上の対応する配線パターンに接続するという技術が知られている。導電性接着剤は、金属粉等の導電材料をエポキシ系等の樹脂材料に分散させたものであり、200℃以下の温度で硬化してチップ抵抗器の外部電極と回路基板上の配線パターンとを接続することができるため、チップ抵抗器の耐熱性を特に高める必要がなくなってコストメリットが大きい。
しかしながら、従来のチップ抵抗器を導電性接着剤によって回路基板上に実装しようとすると、チップ抵抗器の外部電極に形成されているメッキ層(Niメッキ層やSnメッキ層)に対して、導電性接着剤の接着強度不足や導通性能劣化が起こりやすいため、電気的および機械的な接続の信頼性を確保することが困難であるという問題があった。なお、外部電極の表面にAuメッキ層を形成すれば導電性接着剤との接続の信頼性は高まるが、極めて高価なチップ抵抗器となってしまうため好ましくはない。
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あり、その第1の目的は、外部電極に対する導電性接着剤の電気的および機械的な接続の信頼性を高めることが容易なチップ抵抗器を安価に提供することにある。また、本発明の第2の目的は、チップ抵抗器が導電性接着剤によって回路基板上に確実に実装できる安価な実装構造を提供することにある。
上記の第1の目的を達成するために、本発明では、絶縁性基板の上面に、抵抗体と、この抵抗体の両端部に重なり合う一対の内部電極と、前記抵抗体を覆う保護膜と、前記一対の内部電極の露出部分を覆う一対の外部電極とが設けられていると共に、前記一対の外部電極によって前記絶縁性基板の側端面が覆われているチップ抵抗器において、前記外部電極は樹脂材料に導電材料が分散されている導電性接続材料からなり、かつ、前記外部電極の表面が露出しているという構成にした。
このように構成されたチップ抵抗器は、導電性接着剤と同様に導電材料を樹脂材料に分散させてなる導電性接続材料が、内部電極に重ね合わせた外部電極として絶縁性基板の側端面を覆っており、この外部電極(導電性接続材料)の表面を露出させているため、実装時に外部電極に対する導電性接着剤の接着強度不足や導通性能劣化が起こる可能性が低い。また、外部電極に対して何らメッキ処理を施す必要がないため、このチップ抵抗器は安価に製造できる。
上記の構成のチップ抵抗器において、内部電極の抵抗体側の端部が保護膜によって覆われていると共に、この保護膜の内部電極側の端部が外部電極によって覆われていると、内部電極の抵抗体側の端部を保護膜と外部電極とで二重に覆うことができるため耐湿性等が向上する。それゆえ、抵抗特性が安定してチップ抵抗器の信頼性が高まる。
また、上記の構成のチップ抵抗器において、保護膜が外部電極の樹脂成分と同質の樹脂材料からなると、これら保護膜と外部電極との密着性が良好となるため、耐湿性等が一層向上して抵抗特性をさらに安定させることができる。
上記の第2の目的を達成するために、本発明では、絶縁性基板の上面に、抵抗体と、この抵抗体の両端部に重なり合う一対の内部電極と、前記抵抗体を覆う保護膜と、前記一対の内部電極の露出部分を覆う一対の外部電極とが設けられていると共に、前記一対の外部電極によって前記絶縁性基板の側端面が覆われているチップ抵抗器の実装構造において、前記外部電極は樹脂材料に導電材料が分散されている導電性接続材料からなり、かつ、前記外部電極の表面が露出しているチップ抵抗器を、回路基板に設けられた所定の配線パターン上に搭載して、前記外部電極と樹脂成分が同質である導電性接着剤を用いて該外部電極と前記配線パターンとを接続することとした。
このように導電材料を樹脂材料に分散させてなる導電性接続材料がチップ抵抗器の外部電極として絶縁性基板の側端面を覆って露出しており、かつ、この外部電極(導電性接続材料)と樹脂成分が同質である導電性接着剤を用いて回路基板の配線パターン上に該チップ抵抗器を実装すると、チップ抵抗器の外部電極と導電性接着剤との電気的および機械的な接続の信頼性が大幅に向上する。また、チップ抵抗器が比較的低温で実装できると共に、チップ抵抗器の外部電極に高価なAuメッキ層等を設ける必要がないため、実装コストが大幅に低減できる。
本発明のチップ抵抗器は、導電材料を樹脂材料に分散させてなる導電性接続材料が外部電極として絶縁性基板の側端面を覆って露出しているため、この外部電極に対する導電性接着剤の電気的および機械的な接続の信頼性を高めることが容易であり、しかも、外部電極に対して何らメッキ処理を施す必要がないため安価に製造できる。
また、本発明のチップ抵抗器の実装構造は、導電材料を樹脂材料に分散させてなる導電性接続材料がチップ抵抗器の外部電極として絶縁性基板の側端面を覆って露出しており、この外部電極と樹脂成分が同質である導電性接着剤を用いて回路基板の配線パターン上に該チップ抵抗器を実装するというものなので、チップ抵抗器の外部電極と導電性接着剤との電気的および機械的な接続の信頼性が大幅に向上して、このチップ抵抗器を導電性接着剤によって回路基板上に確実に実装することができる。また、チップ抵抗器が比較的低温で実装できると共に、チップ抵抗器の外部電極に高価なAuメッキ層等を設ける必要がないため、実装コストが大幅に低減できる。
以下、本発明の実施形態例を図1〜図10を参照しつつ説明する。なお、図3〜図8は本実施形態例に係るチップ抵抗器の製造手順を説明するためのものであり、図10は該チップ抵抗器の変形例である。
図1,2に示すチップ抵抗器1は、絶縁性基板2の上面に内部電極3や抵抗体4、第1および第2保護層5,6等を設け、かつ絶縁性基板2の側端面を覆って内部電極3と重なり合う外部電極7を設けて概略構成されており、外部電極7は導電性接着剤と同様の材料からなる。また、図2に示すように、このチップ抵抗器1は、回路基板30の所定の配線パターン31上に搭載して、導電性接着剤32で外部電極7と配線パターン31とを接続することによって回路基板30上に実装できるようになっている。
チップ抵抗器1の構成について詳しく説明すると、絶縁性基板2は例えばアルミナ基板であり、この絶縁性基板2の上面には長手方向の両端部にAg系材料からなる内部電極3が設けられている。これら一対の内部電極3どうしは抵抗体4によって橋絡されており、この抵抗体4をガラスコート層である第1保護層5が覆っている。つまり、抵抗体4の両端部に内部電極3が重なり合っており、積層構造の抵抗体4および第1保護層5には抵抗値を調整するためのトリミング溝8が形成されている(図1参照)。また、エポキシ系樹脂からなるオーバーコート層(保護膜)である第2保護層6が、絶縁性基板2の上面を横切って第1保護層5およびトリミング溝8を覆う領域に設けられており、この第2保護層6によって内部電極3の抵抗体4側の端部も覆われている。絶縁性基板2の上面で一対の内部電極3の露出部分を覆っている一対の外部電極7は、第2保護層6の内部電極3側の端部も覆っている。また、図2に示すように、これら一対の外部電極7は、絶縁性基板2の略平行な側端面(長手方向両端面)を覆っていると共に、絶縁性基板2の下面で内部電極3と対応する領域も覆っている。この外部電極7は、熱硬化性のエポキシ系樹脂材料にAg粉等の導電材料を分散させてなる導電性接続材料を、断面視略U字形の所望形状(図9参照)に形成して加熱硬化させたものである。なお、外部電極7の表面にメッキ処理は施されていないため、チップ抵抗器1は一対の外部電極7の表面が露出した状態になっている。
次に、このように構成されたチップ抵抗器1を製造する手順を、図3〜図9に基づいて説明する。まず、絶縁性基板2の集合体である大判基板20を用意し、この大判基板20に縦横に延びる一次分割溝21と二次分割溝22を形成しておく。そして、AgやAg−Pd等の導電性粒子を含有した電極ペーストを、この大判基板20にスクリーン印刷して焼成することにより、図3に示すように、一次分割溝21と重なり合って二次分割溝22とは重なり合わない内部電極3を多数形成する。ただし、図3〜図5に示す各内部電極3は分割前の状態なので、チップ抵抗器1の内部電極3の約2倍の大きさになっている。
次なる工程として、二次分割溝22に沿って隣り合う内部電極3どうしを橋絡する帯状領域に、RuO2系などの導電性粒子を含有した抵抗体ペーストをスクリーン印刷して焼成することにより、図4に示すように、両端部が内部電極3と重なり合う抵抗体4を多数形成する。
次なる工程として、各抵抗体4を覆う領域にそれぞれガラスペーストをスクリーン印刷して焼成することにより、図5に示すように、抵抗体4よりもひと回り大きい第1保護層5を多数形成する。そして、第1保護層5上へレーザを照射して抵抗体4の一部に所定のトリミング溝(図1参照)を形成することにより、抵抗値調整を行う。
しかる後、一次分割溝21に沿って列状に並設されている多数の第1保護層5をトリミング溝を含めて覆う帯状領域に、エポキシ系の樹脂ペーストをスクリーン印刷して、これを加熱硬化させることにより、図6に示すように第2保護層6を形成する。ただし、図6〜図8に示す第2保護層6は分割前の状態なので、チップ抵抗器1の第2保護層6に比べてはるかに長尺に形成されている。
次なる工程として、大判基板20を一次分割溝21に沿って分割(一次分割)することにより、図7に示すような短冊状基板23を多数個取りする。
そして、図8に示すように、基台10上に供給した未硬化の導電性接続材料17に短冊状基板23の分割端面を浸漬(ディップ)して、これを加熱硬化させることにより、外部電極7を形成する。ここで、導電性接続材料17は、熱硬化性のエポキシ系樹脂材料に金属粉末などの導電材料を分散させたものであり、導電材料としてはAgやCu、Au、Al、Ni、Pt等を適宜選択可能であるが、複数種類の導電材料を併用してもよく、粒径や形状(球状や繊維状など)の異なる金属粉末を組み合わせてもよい。また、基台10上の導電性接続材料17は、その厚みが一定となるように予めスキージングしておき、そこに短冊状基板23の分割端面を浸漬する。その際、図8(a)に示すように、導電性接続材料17が第2保護層6の端部に到達する深さまで短冊状基板23を浸漬してから、同図(b)に示すように短冊状基板23を引き上げて、これを100〜200℃で加熱することにより外部電極7を形成する。なお、こうして短冊状基板23の分割端面に沿って形成される外部電極7は二次分割前の状態なので、チップ抵抗器1の外部電極7に比べてはるかに長尺である。
最後に、短冊状基板23を二次分割溝22に沿って分割(二次分割)することにより、図9に示すような個片化したチップ抵抗器1を多数個取りする。このチップ抵抗器1は、二次分割によって生じる分割端面(絶縁性基板2の長手方向に沿う外側面)が露出したものとなっている。ただし、二次分割により個片化したチップ片に導電性接続材料を塗着させて外部電極7を形成することも可能であり、その場合は、図10に示すように、絶縁性基板2の長手方向両端部をそれぞれ袋状に覆う領域に外部電極7が形成されるため、絶縁性基板2の外側面は中央部だけが露出することになる。
このようにして製造されるチップ抵抗器1は、図2に示すように、半田付けではなく導電性接着剤32によって回路基板30上に実装することができる。この導電性接着剤32は、熱硬化性のエポキシ系樹脂材料にAg粉等の導電材料を分散させてなる公知のものであり、その導電材料の種類や含有比率が外部電極7と同じでなくてもよいが、少なくとも樹脂材料に関しては、導電性接着剤32と外部電極7は同質の材料(好ましくはエポキシ系樹脂)を選択しておく。
そして、チップ抵抗器1を回路基板30上に実装する際には、回路基板30の所定の配線パターン31上に導電性接着剤32を塗布した後、チップ抵抗器1の一対の外部電極7を配線パターン31上に搭載して100〜200℃程度で加熱することにより、導電性接着剤32を硬化させる。この導電性接着剤32の樹脂成分と外部電極7の樹脂成分はどちらもエポキシ系で同質なため、導電性接着剤32によって外部電極7と配線パターン31は電気的および機械的に確実に接続され、よってチップ抵抗器1は回路基板30上に確実に実装できる。
以上説明したように、本実施形態例に係るチップ抵抗器1は、導電材料を樹脂材料に分散させてなる導電性接続材料が、内部電極3に重ね合わせた外部電極7として絶縁性基板2の側端面を覆っており、この外部電極7(導電性接続材料)の表面を露出させているため、実装時に外部電極7に対する導電性接着剤32の接着強度不足や導通性能劣化が起こる可能性が低い。しかも、本実施形態例では、外部電極7と樹脂成分が同質である導電性接着剤32を用いて回路基板30の配線パターン31上にチップ抵抗器1を実装しているため、チップ抵抗器1の外部電極7と導電性接着剤32との電気的および機械的な接続の信頼性が大幅に向上している。それゆえ、外部電極7に高価なAuメッキ層等を設けなくても、このチップ抵抗器1は回路基板30上に確実に実装できる。
また、このチップ抵抗器1は、外部電極7に対して何らメッキ処理を施す必要がなく、かつ200℃以下の耐熱性を備えていればよいため、安価に製造することができる。さらに、チップ抵抗器1を実装する際の加熱温度が200℃以下と比較的低温なため、実装コストも低減できる。
また、本実施形態例に係るチップ抵抗器1は、図1に幅Aで示す領域において、内部電極3の抵抗体4側の端部が第2保護層6によって覆われていると共に、第2保護層6の内部電極3側の端部が外部電極7によって覆われているため、内部電極3の抵抗体4側の端部が第2保護層6と外部電極7とで二重に覆われる構成になっており、耐湿性等が向上している。しかも、本実施形態例では、第2保護層6が外部電極7の樹脂成分と同質の樹脂材料(エポキシ系樹脂)からなるため、これら第2保護層6と外部電極7との密着性が良好で、耐湿性等が一層向上している。それゆえ、このチップ抵抗器1は抵抗特性が安定しており、高い信頼性が期待できる。
また、本実施形態例に係る実装構造では、チップ抵抗器1と回路基板30との接続部位である外部電極7および導電性接着剤32が柔軟性を有するため、チップ抵抗器1と回路基板30との間で懸念される熱膨張や熱収縮の差に起因する歪を該接続部位で緩和することができ、この点からも接続の信頼性が高まっている。
なお、上記実施形態例では、外部電極7をディップ方式によって形成する場合について説明したが、外部電極7をディップ方式の代わりにスクリーン印刷方式や塗布方式によって形成してもよい。具体的には、図6の工程の後に、第2保護層6の間であって、第2保護層6に一部重なるように、導電性材料をスクリーン印刷またはディスペンサー等により塗布して、上面側樹脂電極を形成する。次に、大判基板の裏面側に導電性材料をスクリーン印刷またはディスペンサー等により塗布して、裏面側樹脂電極を形成する。次に、大判基板を分割して短冊状基板とする。次に、この短冊状基板の端面を導電性材料に浸漬(ディップ)し、または、短冊状基板の端面に導電性材料をディスペンサー等により塗布して、上面側樹脂電極と裏面側樹脂電極を導通させる端面側樹脂電極を形成する。その後、短冊状基板を分割することにより個片化したチップ抵抗器を形成する。ただし、例えば抵抗体側を伏せて基板実装する、いわゆるフェースダウン実装するチップ抵抗器においては、上記した裏面側樹脂電極や面側樹脂電極を省略する場合もある。
また、上記実施形態例では、チップ抵抗器1をリジッドな回路基板30上に実装する場合について説明しているが、チップ抵抗器1をフレキシブルな回路基板(フレキシブルプリント基板)上に実装する場合には、比較的低温で実装できて接続部位が柔軟性を有するという本発明の実装構造によって、より一層の効果が期待できる。
1 チップ抵抗器
2 絶縁性基板
3 内部電極
4 抵抗体
5 第1保護層
6 第2保護層(保護膜)
7 外部電極
30 回路基板
31 配線パターン
32 導電性接着剤
2 絶縁性基板
3 内部電極
4 抵抗体
5 第1保護層
6 第2保護層(保護膜)
7 外部電極
30 回路基板
31 配線パターン
32 導電性接着剤
Claims (4)
- 絶縁性基板の上面に、抵抗体と、この抵抗体の両端部に重なり合う一対の内部電極と、前記抵抗体を覆う保護膜と、前記一対の内部電極の露出部分を覆う一対の外部電極とが設けられていると共に、前記一対の外部電極によって前記絶縁性基板の側端面が覆われているチップ抵抗器において、
前記外部電極は樹脂材料に導電材料が分散されている導電性接続材料からなり、かつ、前記外部電極の表面が露出してい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、前記内部電極の前記抵抗体側の端部が前記保護膜によって覆われていると共に、前記保護膜の前記内部電極側の端部が前記外部電極によって覆われていることを特徴とするチップ抵抗器。
- 請求項1または2の記載において、前記保護膜が前記外部電極の樹脂成分と同質の樹脂材料からなることを特徴とするチップ抵抗器。
- 請求項1に記載のチップ抵抗器を、回路基板に設けられた所定の配線パターン上に搭載して、前記外部電極と樹脂成分が同質である導電性接着剤を用いて該外部電極と前記配線パターンとを接続したことを特徴とするチップ抵抗器の実装構造。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113412524A (zh) * | 2019-02-07 | 2021-09-17 | 罗姆股份有限公司 | 电阻器 |
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2009
- 2009-03-19 JP JP2009068526A patent/JP2010225660A/ja active Pending
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