JP2011522396A - チップ抵抗器とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リードレスチップ抵抗器をフレキシブルリード付の素子に変換する製造方法を提供する。
【解決手段】チップ抵抗器（３０）は、上面およびこれに対向する底面を有する硬質絶縁基板と、この硬質絶縁基板の上面に設けられた第１の導電終端パッド（３２）および第２の導電終端パッド（３２）と、第１と第２の導電終端パッド間に設けられた抵抗性材料層と、はんだ付け性向上用のコーティングを施した導電性金属からなる第１と第２のフレキシブルリード（４）を有する。第１のフレキシブルリードは、第１の導電終端パッドに取り付けられて電気的に接続され、第２のフレキシブルリードは、第２の導電終端パッドに取り付けられて電気的に接続される。フレキシブルリード）の各々は、チップ抵抗器（３０）の端部の周囲に沿って容易に屈曲できるように複数のリードセクション（１２，１４，１６）から構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子受動部品に関するものであり、特に、２つの導電終端パッドの間にフラット抵抗パターンを有する表面実装（ＳＭ：Surface Mounted）チップ抵抗器に関するものである。本発明はまた、表面実装リードレスチップ抵抗器をフレキシブルリード付の部品に変換するための製造方法に関するものである。

フラット抵抗素子を有する表面実装抵抗器としては、リードレスとリード付というメイン構成の異なる２種類の抵抗器が作製されている。第１の構成において、抵抗器は、セラミック基板の上面の抵抗層の２つの対向端部に電気接続するための終端パッドを有するリードレス長方形チップである。

第１の構成の表面実装抵抗器は、「ラップアラウンド型メタライゼーション層」または「フリップチップ」型の終端部を含む異なる終端構成を有する。「ラップアラウンド型メタライゼーション層」を有するチップにおいては、長方形チップの短辺の上面に設けられた終端パッドからチップの底面部分までパッドが延設される。このような終端部の２つの構成部分の一方によりＰＣＢへのはんだ付けが実施される。上面のみにパッドを有する「フリップチップ」型のチップに関しては、パッド面を下方に向けて使用する。「ラップアラウンド型メタライゼーション層」を有するチップに関しては、チップの金属化面をＰＣＢのパッド上に配置する。

第２の構成の表面実装抵抗器は、樹脂パッケージでモールド成形され、終端パッド取り付け用の２つのフラットリードを有する。このフラットリードは、パッケージの両側の端部から外部に延設され、ＰＣＢのパッド上に折り曲げ固定され、はんだ付けされる。

第１の構成は、小型化および製造コスト削減という利点があるが、高い機械的応力や熱応力に晒された場合にＰＣＢのパッドとのはんだ接合不良を生じるという欠点を有する。この場合、熱応力は、チップセラミック基板とＰＣＢ材料との間の熱膨張係数（ＣＴＥ：Coefficients of Thermal Expansion）の不整合に起因して生じる。そのような不良発生確率は、チップのサイズを増大させる。

そのような応力が発生するのは、周囲温度が変化してチップがＰＣＢと同じ割合で膨張・収縮しない場合、抵抗器に加わる負荷がその温度を上昇させる一方でＰＣＢが低温を保つ場合、あるいは、ＰＣＢが屈曲してそのパッド間の距離が変化した場合、等である。このように、従来技術においては、その利点にも関わらず、問題が残されている。

チップをプリント回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）にはんだ付けした後の機械的応力や熱応力によるチップ抵抗器の不良発生を解決することが要求されている。

したがって、本発明の第１の目的、特徴、あるいは効果は、寸法を実質的に増大させることなくリードレスチップ抵抗器をフレキシブルリード付の素子に変換するための、量産に適した低コストの製造方法を提供することである。

本発明の一つの態様によれば、チップ抵抗器が提供される。このチップ抵抗器は、上面およびこれに対向する底面を有する硬質絶縁基板を有する。硬質絶縁基板の上面には、第１の導電終端パッドおよび第２の導電終端パッドが設けられる。また、第１と第２の導電終端パッド間には、抵抗性材料層が設けられる。導電性金属からなる第１と第２のフレキシブルリードが設けられており、第１のフレキシブルリードは、第１の導電終端パッドに取り付けられて電気的に接続され、第２のフレキシブルリードは、第２の導電終端パッドに取り付けられて電気的に接続される。フレキシブルリードの各々は、チップ抵抗器の両端部の一方の周囲に沿って容易に屈曲できるように複数のリードセクションから構成されており、チップ抵抗器の両端部の一方の周囲に沿って屈曲している。

本発明の他の態様によれば、リードレスチップ抵抗器からフレキシブルリード付のチップ抵抗器を製造する方法が提供される。この方法は、導電性金属製の複数のリードセクションから構成された第１と第２のフレキシブルリードを有するリードフレーム付のキャリアストリップを供給する工程と、リードレスチップ抵抗器の両端部の周囲に沿って第１のフレキシブルリードと第２のフレキシブルリードを屈曲させる工程と、第１のフレキシブルリードを、リードレスチップ抵抗器の第１の終端パッドに取り付ける工程と、第２のフレキシブルリードを、リードレスチップ抵抗器の第２の終端パッドに取り付ける工程と、フレキシブルリードをキャリアストリップから分離する工程、を有する。

フレキシブルリード付のチップ抵抗器の製造に用いるリードフレームの第１の形態を示す図である。このリードフレームは、その両側にリードを有するキャリアストリップから構成される。 リードフレームの第２の形態を示す図であり、このリードフレームは、２つの同一のハーフリードフレームに分割されている。 リードセクションを部分的に屈曲させて抵抗チップ配置用のネスト部を形成した段階における図２のリードフレームを示す側面図である。 フレキシブルリードを組み付けたチップを示す平面図である。 図４のチップの長辺側の側面図である。 図４のチップの短辺側の側面図である。 ＰＣＢ上への組み付け時のはんだによる被覆を防止するために樹脂コーティングしたフレキシブルリードのセクションエリアを示す図である。 フレキシブルリードを組み付けたチップの１つの形態を示す斜視図である。

本発明は、リードレスチップ抵抗器をフレキシブルリード付のチップ抵抗器に転換するためにリードフレームをリードレスチップ抵抗器に取り付ける方法を提供する。本発明は、完成品のリードレス抵抗チップを、ＰＣＢ上での表面実装用のフレキシブルリード付の信頼性の高い抵抗器に変換可能な、オートメーション化した大量生産に適した組み立て方法およびリードフレーム設計を提供する。

本発明の複数の実施形態は、チップ抵抗器をその終端パッドを上方に向けてリードフレーム上に配置する実施形態だけでなく、チップ抵抗器をその終端パッドを下方に向けてリードフレーム上に配置する実施形態も含む。

第１の実施形態において、チップ抵抗器は、その終端パッドを上方に向けてリードフレーム上に配置される。図１は、パンチ孔エリア１０を有する中央のキャリアストリップ２と、このキャリアストリップの両側に設けられたフレキシブルリード４から構成されたリードフレームを示している。各フレキシブルリード４は、第１のセクション１２、第２のセクション１４、第３のセクション１６、等の複数のセクションから構成されている。第３のセクション１６の両端部上には、２つのフラップ１８が設けられている。

キャリアストリップ２から組み付け後のチップを容易に分離するために、溝部２０がエッチング加工またはスタンプ加工によって設けられている。また、抵抗チップの周囲に沿ってリードセクション１２，１４，１６を容易に屈曲するための溝部が設けられている。第１のリードセクション１２と第２のリードセクション１４の間には、第１の溝部２４が設けられており、第２のリードセクション１４と第３のリードセクション１６の間には、第２の溝部２６が設けられている。また、第３のリードセクション１６とそのフラップ１８の間には、溝部２２が設けられている。

組み立てにおいては、リードフレームの２つのセクション１２上にフリップチップの終端パッドを上方に向けてフリップチップを配置する工程と、パッド上にはんだペーストを塗布すると共にフラップ１８にグルー接着剤などの接着剤を塗布する工程と、チップの短辺側と終端パッドに接近する方向に向かってフラップ１８とセクション１４，１６を屈曲させる工程と、はんだペーストをリフローすると共に接着剤またはグルー接着剤を硬化させる工程を行う。終端パッドとのはんだ接合に加えて、フラップ１８をチップに接合することにより、フレキシブルリードとチップとの機械的接合強度を向上することができる。

一般的に用いられるエポキシガラス製ＰＣＢは、抵抗チップのセラミック基板またはその他の類似の基板の熱膨張係数（ＣＴＥ）よりも高い熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。ＰＣＢ上にチップを実装する際には、はんだリフローのために高温が要求されるが、はんだの固化後には冷却される。その結果、ＰＣＢはチップよりも大きく収縮するため、熱歪みが発生する。この場合、フレキシブルリードの底部のセクション１６は、ＰＣＢの収縮による移動に追随するため、はんだ接合部における危険レベルの応力の発生を回避することができる。同様に、印加された負荷によりチップ抵抗器が昇温した場合には、チップ抵抗器が膨張する一方でＰＣＢは低温に保たれるが、チップ抵抗器の移動に追随してリードが屈曲するため、はんだ接合部に応力を発生させることはない。終端パッドとのはんだ接合に加えて、フラップ１８をチップに接合することにより、フレキシブルリード４とチップとの機械的接合強度を向上することができる。チップアセンブリの高いロバスト性を確保できるため、このような熱歪みや熱応力によって生じるせん断応力はフラップ１８によって吸収することができる。

図２と図３は他の実施形態を示している。図２と図３に示す実施形態においては、２つの対向するハーフリードフレームが使用される。図２は平面図であり、図３は一部を屈曲させた状態を示す側面図である。この実施形態においては、まず、フラップ１８とセクション１４を図３に示すように屈曲させ、フリップチップ配置用のネスト部を形成する。次に、はんだペーストとグルー接着剤をネスト部に供給する。続いて、終端パッドをセクション１６上に重ねるようにしてチップを下向きに配置する。はんだペーストをリフローしてグルー接着剤を硬化させた後、ハーフフレームのキャリアストリップを溝部２０に沿って屈曲させて切断し、個々のチップの自動電気計測を可能にする。必要に応じて、それらの抵抗を高精度のオーム値とするための最終的なトリミングを行う。

別の方法として、金メッキしたパッドを設けたチップとスズめっきしたリードフレームを用いて、パラレルギャップ溶接による電気接続を行ってもよい。

図４、図５、および図６は、フレキシブルリード付のチップ抵抗アセンブリを示す平面図と側面図である。チップ３０は、終端パッド３２、リードセクション１２，１４，１６、およびフラップ１８を有する。

図７は、組み立て前にセクション１４の両側に設けられた保護用樹脂層１４’を示している。この樹脂によって、ＰＣＢにはんだ付けする際に、フラップ１８上へのはんだの這い上がりによるフラップの柔軟性の低下を防止できる。

上記の処理は、ラップアラウンド型メタライゼーション層を有するリードレスチップ抵抗器にも適用可能であり、これらのチップは、その厚みの約半分まで被覆した後、ＰＣＢ上に実装する際におけるリード上へのはんだの這い上がりを防止するための保護層を設ける。このようなチップの被覆は、液状の熱硬化性樹脂にチップを浸漬してその厚みの約半分まで樹脂を付着させた後、樹脂を硬化させることによって実現できる。

このように、本発明によれば、リードレスチップ抵抗器をフレキシブルリード付のチップ抵抗器に変換する方法を提供できる。フレキシブルリードを含むリードフレームは、選択的な製造方法によって設計可能であり、そのような製造方法は、例えば、大量生産用のリールトゥリール・オートメーション組み立てを含み、あるいは、リードフレームのストリップを使用して小型バッチのチップを手作業で処理する方法を含む。

したがって、リードレスチップ抵抗器をフレキシブルリード付のチップ抵抗器に変換するための各種の実施形態が考えられる。本発明は、発明の範囲内において、リードフレームの構造、リードフレームの取り付け方法、および他の属性に関する各種の変形例を包含する。

２…キャリアストリップ
４…フレキシブルリード
１０…パンチ孔エリア
１２…第１のセクション
１４…第２のセクション
１４’…保護用樹脂層
１６…第３のセクション
１８…フラップ
２０，２２…溝部
２４…第１の溝部
２６…第２の溝部
３０…チップ
３２…終端パッド

Claims (14)

1. 第１と第２の端部からなる両端部を有するチップ抵抗器において、
   上面およびこれに対向する底面を有する硬質絶縁基板と、
   前記硬質絶縁基板の前記上面に設けられた第１の導電終端パッドおよび第２の導電終端パッドと、
   前記第１と第２の導電終端パッド間に設けられた抵抗性材料層と、
   はんだ付け性向上用のコーティングを施した導電性金属からなる第１と第２のフレキシブルリード
   を有し、
   前記第１のフレキシブルリードは、前記第１の導電終端パッドに取り付けられて電気的に接続され、前記第２のフレキシブルリードは、前記第２の導電終端パッドに取り付けられて電気的に接続され、
   前記フレキシブルリードの各々は、前記チップ抵抗器の前記両端部の一方の周囲に沿って容易に屈曲できるように複数のリードセクションから構成されており、チップ抵抗器の両端部の一方の周囲に沿って屈曲している
   ことを特徴とするチップ抵抗器。
2. 前記複数のセクションは、第１のリードセクション、第２のリードセクション、および第３のリードセクションを有しており、
   前記第１のリードセクションと前記第２のリードセクションの間には第１の溝部が設けられ、前記第２のリードセクションと前記第３のリードセクションの間には第２の溝部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器。
3. 前記第２のリードセクションは、樹脂コーティングされている
   ことを特徴とする請求項２に記載のチップ抵抗器。
4. 各第１のリードセクションから延設された第１と第２のフラップを有する
   ことを特徴とする請求項２に記載のチップ抵抗器。
5. 前記第１と第２のフラップは、前記リードにおける機械的応力と熱応力によって前記フラップと基板の境界面にせん断応力が発生するように、基板に向かって折り曲げられており、基板に接合されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器。
6. 各フレキシブルリードは、前記チップ抵抗器の前記両端部の一方の周囲に沿って屈曲しており、プリント回路基板（ＰＣＢ）上のパッドに対するはんだ付けに適した水平脚部を形成している
   ことを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器。
7. 前記フレキシブルリードと前記基板の端部との間に小型ギャップを有しており、これによって、前記リードを前記ＰＣＢ上のパッドにはんだ付けした後の冷却時にＰＣＢを収縮可能としている
   ことを特徴とする請求項６に記載のチップ抵抗器。
8. 前記フレキシブルリードのリードセクションの少なくとも１つは、前記チップ抵抗器を前記ＰＣＢにはんだ付けする際におけるリード上への液状はんだの這い上がりを回避するための保護用コーティングを有する
   ことを特徴とする請求項７に記載のチップ抵抗器。
9. 前記終端パッドの各々にラップアラウンド型メタライゼーション層を有しており、このラップアラウンド型メタライゼーション層の一部が樹脂でカバーされている
   ことを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器。
10. リードレスチップ抵抗器からフレキシブルリード付のチップ抵抗器を製造する方法において、
    導電性金属製の複数のリードセクションから構成された第１と第２のフレキシブルリードを有するリードフレーム付のキャリアストリップを供給する工程と、
    前記リードレスチップ抵抗器の両端部の周囲に沿って第１のフレキシブルリードと第２のフレキシブルリードを屈曲させる工程と、
    前記第１のフレキシブルリードを、前記リードレスチップ抵抗器の第１の終端パッドに取り付ける工程と、
    前記第２のフレキシブルリードを、前記リードレスチップ抵抗器の第２の終端パッドに取り付ける工程と、
    前記第１のフレキシブルリードと前記第２のフレキシブルリードを前記キャリアストリップから分離する工程
    を有することを特徴とするチップ抵抗器の製造方法。
11. 前記フレキシブルリードの各々はフラップを有しており、
    前記フラップを前記リードレスチップ抵抗器に取り付ける工程を有する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のチップ抵抗器の製造方法。
12. 前記フラップを前記リードレスチップ抵抗器に取り付ける工程は、前記フラップを前記リードレスチップ抵抗器に接合する工程を含む
    ことを特徴とする請求項１１に記載のチップ抵抗器の製造方法。
13. 前記第１のフレキシブルリードの取り付けと前記第２のフレキシブルリードの取り付けは、はんだ付けを用いて行われる
    ことを特徴とする請求項１１に記載のチップ抵抗器の製造方法。
14. 前記第１のフレキシブルリードの取り付けと前記第２のフレキシブルリードの取り付けは、溶接を用いて行われる
    ことを特徴とする請求項１１に記載のチップ抵抗器の製造方法。

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