JP2013162108A - 厚膜抵抗体 - Google Patents

Abstract

【課題】サージ性と抵抗値調整のし易さとを両立した抵抗体を提供することを目的とする。
【解決手段】基板上４に形成される厚膜抵抗体１０において、抵抗体３と、前記抵抗体に電気的に接続される複数の抵抗電極２と、前記抵抗体に電気的に接続され、前記複数の抵抗電極に対向に配置された中間導体１と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、静電放電やサージ電圧にさらされる製品で、セラミック基板上に厚膜抵抗を印刷して抵抗トリミング工程を経て構成される電気回路に関する。

従来の厚膜抵抗トリミングは電流の流れに対して垂直方向へトリミングすることで抵抗体幅を短くして抵抗値を増加させる。

また、耐サージ性向上のために、特許文献１〜３では電流の流れ方向へトリミングを入れ、抵抗体内で電力分布を均一にする方法が考案されている。

特許文献４では電極と平行に複数のトリミングを行うことで抵抗体内の電力分布を均一にする方法が考案されている。

特開昭６１−３９５０５号公報 特開平５−２９１０１号公報 特開平６−８４６２１号公報 特開昭６−７７０１６号公報

低コスト化、高密度実装の要求が増える中、抵抗体の小型化要求もある。小型化を進めていくと、耐サージ性と抵抗値調整のし易さとが課題になる。

従来の厚膜抵抗トリミングは電流の流れに対して垂直方向へトリミングすることで抵抗体幅を短くして抵値を増加させる。

この場合、次のような問題点がある。
まず、抵抗体にサージなどの過電圧が印加されるとトリミング部への電力集中により抵抗体の焼損が起こりやすい。

次に、トリミングが進むにつれて抵抗値変化が大きくなり、全て切ると抵抗値が無限大になることも、抵抗調整を難しくする要因となる。

更に、抵抗体の耐久性確保の面からトリミングの残り代を確保、管理が必要になる。 また、抵抗の形状を縦長にするとトリミング長さが短くなり、トリミングによる抵抗変化が大きく、抵抗値調整が困難になる。

また、低コスト化、高密度実装の要求が増える中、抵抗体の小型化要求もある。
本発明の目的は、耐サージ性と抵抗値調整のし易さとを両立した抵抗体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の厚膜抵抗体は、基板上に形成される厚膜抵抗体において、抵抗体と、前記抵抗体に電気的に接続される複数の抵抗電極と、前記抵抗体に電気的に接続され、前記複数の抵抗電極に対向に配置された中間導体と、を有する。

本発明によれば、小型で耐サージ性と抵抗値調整のし易さとを両立した抵抗体を提供することができる。

本発明の厚膜抵抗体の構成図。 従来の厚膜抵抗の構成図。 従来の厚膜抵抗での電流分布図。 本発明の厚膜抵抗でトリミングが少ない場合の電流分布図。 本発明の厚膜抵抗でトリミングが多い場合の電流分布図。 従来の厚膜抵抗の具体的な寸法構成図。 本発明の厚膜抵抗の具体的な寸法構成図。 従来の厚膜抵抗と本発明の厚膜抵抗の具体的なトリミング長と抵抗値の関係図。 本発明の厚膜抵抗で中間導体に抵抗値測定パッドを配置した実施例。 本発明の厚膜抵抗で複数の中間導体を配置した実施例。 本発明の厚膜抵抗で抵抗体にスリットを配置した実施例。 本発明の厚膜抵抗で抵抗体にスリットを配置した場合の具体的なトリミング長と抵抗値の関係図。 本発明の厚膜抵抗で基板と厚膜抵抗体との間に絶縁膜を配置した実施例。

以下、本発明の実施例を図面により説明する。
図１を用いて本発明の一実施例の厚膜抵抗体について説明する。厚膜抵抗体１０は、例えばセラミックなどからなる基板４の上に、導体ペーストと抵抗ペーストを印刷し、焼成することで形成される。図１のように抵抗トリミングが１本の本発明厚膜抵抗体１０の場合、抵抗両端の抵抗電極２は抵抗の同一辺に配置される。そして、特徴は２つの電極が配置された辺と対抗する辺に中間導体１が配置されていることである。

抵抗調整は抵抗電極２の間を対向する辺に向かいトリミングする。図中の６は抵抗トリミング跡である。本実施例の厚膜抵抗体１０ではトリミングが進むにつれ抵抗体の長さ寸法が増加する。厚膜抵抗体の長さをＬ、幅をＷ、シート抵抗をρとすると抵抗値Ｒは式（１）で示される。

Ｒ＝ρ＊Ｌ／Ｗ ・・・・・（１）
このため、厚膜抵抗体１０はトリミングとともに抵抗値が増加する。

一方、図２に示す従来の厚膜抵抗ではトリミングが進むにつれ、トリミング部の抵抗幅Ｗが小さくなる。式（１）から分かるように、Ｗが小さくなると抵抗値Ｒが増加する。

しかし、従来の厚膜抵抗では図３に示すように、トリミング部で電流密度が高くなる。
このため、図３に示すような抵抗体にサージなどの過電圧が印加されると電力集中により、トリミング終端部１２から抵抗体の焼損が起こりやすい。

そこで、本実施例の厚膜抵抗体１０は電力集中を起こりにくくし、焼損しづらい抵抗にしている。すなわち、本実施例における厚膜抵抗体１０は、トリミングの少ない場合は図４のようにトリミング部で電流の流れる幅が広くなるため、電流密度は高くならない。

また、トリミングの多い場合でも、図５のように電流は電気抵抗の小さい中間導体を流れるため抵抗部の電流密度は高くならない。

また、図３に示すような従来の厚膜抵抗では抵抗値の分布がトリミング部付近に集中しているのに対し、本実施例の厚膜抵抗体１０では従来の厚膜抵抗より抵抗値の分布が均等となる。これにより電力集中軽減も可能としている。

トリミングによる抵抗値調整の面でも本実施例の厚膜抵抗体１０には利点がある。厚膜抵抗体１０はレーザーによる抵抗材の焼き切りや研磨剤を吹き付けるサンドブラストによる抵抗材の除去により行われるが、本実施例ではレーザーによるトリミングの場合について説明する。

例えば、大きさが２mm×２mmの抵抗体で構成された従来の厚膜抵抗を図６のようにレーザーでトリミングする場合と大きさが２mm×２mmの抵抗体で構成された本発明の厚膜抵抗を図７のようにレーザーでトリミングする場合との、トリミング長さと抵抗値の関係を図８に示す。抵抗体のシート抵抗は１（Ω／□）である。図８で横軸はトリミング長さを示し、縦軸は抵抗電極間の抵抗値を示す。

従来の厚膜抵抗では、図８の◆で示すように、トリミング長さが短いときは抵抗値変化が少ないが、抵抗の切り代が少なくなると抵抗値変化が急激に大きくなる。トリミング１ピッチあたりの抵抗値変化が、トリミング量とともに大きくなるので、トリミングピッチの設定が難しくなる。トリミングピッチを小さくすると製造ラインの生産能力が低下する。一方でトリミングピッチを大きくすると１ピッチでの抵抗変化値が抵抗値の公差を超える可能性が高くなる。

また、従来の厚膜抵抗ではトリミングを行っていくと最終的には開放となって抵抗値は無限大になる。このため、通常は抵抗体の構造的な信頼性を確保するためにトリミングの残り代を確保する必要がある。この残り代の設定も生産するうえで難しい。残り代を大きくするとトリミングできる範囲が狭くなり、残り代を小さくすると抵抗体の信頼性が低下する。

低価格化や高密度実装の点から抵抗体サイズ小型化の要求があるが、抵抗体サイズが小さくなると、トリミングピッチの設定や残り代の設定は更に難しくなる。

これに対し本発明の厚膜抵抗では、中間導体に向かってトリミングをするため、図８の■で示すように、トリミングの広い範囲で抵抗値変化がほぼ一定である。

また、中間導体の手前までトリミングしても抵抗は開放にならず、また、電流の流れる最小断面積も変わらないので、残り代の設定は不要である。

さらに、抵抗体全体で電力を消費するので耐サージ性も向上する。
厚膜抵抗を生産する場合、抵抗体の品質を管理するために、焼成後の抵抗値測定をトリミング前に行う場合がある。しかし、図１の構成例の場合、抵抗電極間が接近しているため抵抗値が小さく、焼成後抵抗値の管理が難しくなる。そこで、図９のように中間電極に抵抗値計測パッド７を配置すると、抵抗値計測パッド７と抵抗電極２との間の抵抗値で焼成後の抵抗値管理が精度よくできるようになる。

図１の構成例では中間導体は１つであるが、中間導体が複数あってもよい。図１０に中間導体が２つの場合の本発明の厚膜抵抗体構成例を示す。この構成によりトリミングを２箇所入れることができ、図１の構成より高い抵抗値を作りやすい。

図１０は中間導体が２箇所の例であるが、中間導体の数は更に多くてもよい。
図１１は抵抗体のトリミング開始部にスリットを設けた場合の実施例である。このスリットの効果を図１１と図１２で示す。図１２は図１１の厚膜抵抗にトリミングを行ったときのトリミング長さと抵抗値の関係を示す。図１１にあるようにトリミングは２箇所で行い、１本目のトリミング跡６１と２本目のトリミング跡６２とがある。それぞれ最大２mmなので、図１２では横軸で示すトリミング長が４mmまでの抵抗値を示す。横軸は０から２mmが１本目のトリミング、２から４mmが２本目のトリミングを示す。図１０のような厚膜抵抗体ではスリットが無いと図１２に黒三角で示すとおり、１本目のトリミングと２本目のトリミングとでトリミングによる抵抗値変化が異なる。そこで、図１１に示すように、２本目のトリミング開始部の抵抗体にスリットを設けると、図１２に●で示すような特性になり、トリミング変化の差を緩和することができる。

このスリットは抵抗体印刷のマスクで形成してもよいし、レーザーで加工してもよい。
図１３は基板４と厚膜抵抗体との間に絶縁膜９を配置した場合の構成例である。絶縁膜９の材質は基板４よりレーザーで切り飛ばしやすい材料がよい。例えば基板４より低融点の材料や比熱の小さい材料を選ぶ。絶縁膜９の効果は次のとおりである。

例えば図１の厚膜抵抗体をレーザーでトリミングする際に、トリミング位置がずれて抵抗電極上から切り始めてしまう場合が考えられる。また、導体印刷のにじみにより、抵抗電極間が狭くなる場合も考えられる。通常、セラミックなどの基板上に印刷された導体は抵抗体よりレーザーで切り飛ばしにくい。図１で導体電極から切り始め、更に導体電極が完全に切断されていないと所望の抵抗値を得ることができない。そこで、レーザーで切り易い絶縁膜を厚膜抵抗下に配置し絶縁膜を切るようにトリミングすることで、前記の不具合を防ぐことができる。

１ 中間導体
２ 抵抗電極
３ 抵抗体
４ 基板
５ 抵抗体のスリット
６ 抵抗値調整トリミング跡
７、８ 抵抗値計測パッド
９ 絶縁膜
１０ 厚膜抵抗体
１１ 抵抗体の電流の流れ
１２ トリミング終端部
６１、６２ トリミング跡

Claims (6)

1. 基板上に形成される厚膜抵抗体において、
   抵抗体と、
   前記抵抗体に電気的に接続される複数の抵抗電極と、
   前記抵抗体に電気的に接続され、前記複数の抵抗電極に対向に配置された中間導体と、を有する厚膜抵抗体。
2. 請求項１に記載の厚膜抵抗体において、
   前記中間導体は、前記抵抗値を調整するトリミング方向に配置されていることを特徴とする厚膜抵抗体。
3. 請求項１に記載の厚膜抵抗体において、
   前記中間導体に電気的に接続された抵抗値計測パッドを配置したことを特徴とする厚膜抵抗体。
4. 請求項１に記載の厚膜抵抗体において、
   前記中間導体は、複数配置されていることを特徴とする厚膜抵抗体。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載の厚膜抵抗体において、
   前記抵抗体は、抵抗が削除されたスリットを有し、
   抵抗値トリミングが前記スリットから行われることを特徴とする厚膜抵抗体。
6. 請求項１乃至３のいずれかに記載の厚膜抵抗体において、
   前記基板と前記厚膜抵抗体との間に絶縁膜を配置したことを特徴とする厚膜抵抗体。