JP2015060955A - Method for manufacturing thick film resistor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種電子機器などに用いられる厚膜抵抗器の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a thick film resistor used in various electronic devices.
チップ形抵抗器は、厚膜抵抗器と薄膜抵抗器の2種類に分類することができる。 Chip resistors can be classified into two types: thick film resistors and thin film resistors.
厚膜抵抗器は、抵抗体の形成方法が所謂厚膜プロセスによるもので、最も一般的な製造方法は、抵抗材料をペースト状にして基板上に印刷し、その後焼成して抵抗体材料を固化させる方法である。 For thick film resistors, the resistor is formed by a so-called thick film process. The most common manufacturing method is to paste the resistor material into a paste, print it on the substrate, and then fire it to solidify the resistor material. It is a method to make it.
一方、薄膜抵抗体は、所謂薄膜プロセスによって製造されるものであって、抵抗体の形成方法として最も一般的な製造方法は、基板上にスパッタにより抵抗体を形成する方法である。 On the other hand, a thin film resistor is manufactured by a so-called thin film process, and the most common manufacturing method for forming a resistor is a method of forming a resistor on a substrate by sputtering.
厚膜抵抗器は、印刷工程などにより抵抗体を形成するので、抵抗体の厚みが厚く、5μm〜数十μmの厚みになるものが多い。一方、薄膜抵抗器の厚みは、通常1μm未満であり、厚くしても数μm程度である。薄膜抵抗器においても、スパッタによる抵抗体形成時間を非常に長くすると、理屈上は10μm以上の厚みにすることは可能であるが、製造時間が非常に長くなると同時に、より抵抗値が低くなるので現実的ではない。 Since the thick film resistor forms a resistor by a printing process or the like, the thickness of the resistor is large, and many thicknesses are 5 μm to several tens of μm. On the other hand, the thickness of the thin film resistor is usually less than 1 μm, and even if thick, it is about several μm. Even in a thin film resistor, if the resistor formation time by sputtering is made very long, it is theoretically possible to make the thickness 10 μm or more, but since the manufacturing time becomes very long, the resistance value becomes lower. Not realistic.
厚膜抵抗器の抵抗体は、例えば、AgPdなどの金属とガラスの混合物からなる。抵抗体となる金属だけでは抵抗値が低くなってしまうので、ガラスを混入させて抵抗体としての比抵抗を上昇させている。一方、薄膜抵抗体の抵抗体はスパッタ工法などにより形成することから、例えばNiCrなどの金属や合金からなることが一般的である。金属に比抵抗は一般的に低いので、薄膜抵抗体においては、抵抗体の幅を狭くし抵抗体の経路を蛇行状にすることで抵抗値を高くしている。 The resistor of the thick film resistor is made of a mixture of a metal such as AgPd and glass, for example. Since the resistance value is lowered only with the metal serving as the resistor, glass is mixed to increase the specific resistance as the resistor. On the other hand, since the resistor of the thin film resistor is formed by a sputtering method or the like, it is generally made of a metal or an alloy such as NiCr. Since the specific resistance of metals is generally low, in a thin film resistor, the resistance value is increased by narrowing the width of the resistor and making the path of the resistor meander.
抵抗値は、抵抗体の長さ、電流が流れる方向に垂直な面方向における抵抗体の断面積、および抵抗材料の比抵抗で決定されることは知られている。しかし、実際の抵抗体の幅、厚みおよび長さは設計通りではなく、また抵抗体の中においても一定ではない。従って、実際の抵抗器の抵抗値は、設計値どおりにはならず、また抵抗器毎にばらつく。そこで、厚膜抵抗器、薄膜抵抗器を問わず、トリミングと呼ばれる工程によって抵抗値の修正を行っている。トリミング工程としては、レーザ光線を抵抗体に照射して抵抗体を消失させることで抵抗値を修正する方法が、最も一般的である。 It is known that the resistance value is determined by the length of the resistor, the cross-sectional area of the resistor in the plane direction perpendicular to the current flow direction, and the specific resistance of the resistor material. However, the actual width, thickness, and length of the resistor are not as designed and are not constant in the resistor. Accordingly, the actual resistance value of the resistor is not as designed and varies from resistor to resistor. Therefore, the resistance value is corrected by a process called trimming regardless of whether it is a thick film resistor or a thin film resistor. As the trimming step, the most common method is to correct the resistance value by irradiating the resistor with a laser beam to eliminate the resistor.
トリミング工程を行なうことで、厚膜抵抗器においても高精度の抵抗値を得られるように思えるが、現実には別の問題が生じる。別の問題とは、トリミングを施すことにより、ノイズが増大する傾向になることである。つまり、トリミングにより、抵抗体はダメージを受け、厚膜抵抗器の場合には、抵抗体にガラスが含まれていることから、ガラスにクラックが生じ、これによりノイズが増大する。このクラックはマイクロクロックと呼ばれている。薄膜抵抗器においては、抵抗体にガラスが含まれていないこともあって、マイクロクラックが生じにくくノイズが問題とはなり難い。 Although it seems that a highly accurate resistance value can be obtained even in the thick film resistor by performing the trimming process, another problem arises in reality. Another problem is that noise tends to increase due to trimming. That is, the resistor is damaged by the trimming, and in the case of the thick film resistor, since the resistor contains glass, the glass is cracked, thereby increasing noise. This crack is called a microclock. In a thin film resistor, since the resistor does not contain glass, microcracks are less likely to occur and noise is not a problem.
このように厚膜抵抗器においては、トリミングによるノイズの増大が問題となってしまうが、ノイズを低減させる方法として、熱処理がある。熱処理を行なうことで、マイクロクラックを修復し、ノイズを低減することが可能となる。しかし、熱処理を行なうと抵抗値が変化してしまう。従って、厚膜抵抗器においては、抵抗値の高精度化とノイズ低減の両立が困難である。 As described above, in the thick film resistor, an increase in noise due to trimming becomes a problem, but there is a heat treatment as a method for reducing the noise. By performing the heat treatment, it becomes possible to repair the microcracks and reduce noise. However, the resistance value changes when heat treatment is performed. Therefore, in a thick film resistor, it is difficult to achieve both high accuracy of resistance and noise reduction.
そのような状況下、1次トリミングを行なったあとに熱処理を行なって1次トリミングによって生じたノイズを低減させ、この熱処理によって抵抗値がずれるが、これに対しては2次トリミングにより抵抗値を修正する技術が知られている。この技術は、1次トリミングでは、製造工程の誤差等を修正するために、トリミングによる抵抗値の修正が大きくトリミングによる抵抗体へ生じた溝も長いが、2次トリミングによる抵抗値修正は熱処理によって変動した抵抗値を修正する分だけでよいので、トリミング溝も短くなり、その分ノイズの発生も低減させることができるというものである(特許文献1参照)。 Under such circumstances, heat treatment is performed after primary trimming to reduce noise generated by primary trimming, and the resistance value is shifted by this heat treatment. Techniques for correcting are known. In this technique, in the primary trimming, the correction of the resistance value due to the trimming is large and the groove formed in the resistor due to the trimming is long in order to correct an error in the manufacturing process. Since it is only necessary to correct the changed resistance value, the trimming groove is shortened, and the generation of noise can be reduced accordingly (see Patent Document 1).
なお、一般的な技術として、抵抗体に電気的なパルスを印加するパルスエージングは知られている(特許文献2参照)。 As a general technique, pulse aging in which an electric pulse is applied to a resistor is known (see Patent Document 2).
厚膜抵抗器と薄膜抵抗器を比較すると、厚膜抵抗器は抵抗体の幅が広く厚みが厚いことにより、ESDなどに対する耐性が高く信頼性に優り、薄膜抵抗器は薄膜プロセスという高精度の加工プロセスにより製造されるので、抵抗値の精度で優る。 Comparing thick film resistors with thin film resistors, thick film resistors have high resistance and high reliability due to the wide width and thickness of resistors, and thin film resistors are highly accurate in thin film processes. Since it is manufactured by a machining process, it is superior in resistance value accuracy.
特許文献1に記載の発明は、従来の厚膜抵抗器に比べると、抵抗値の精度およびノイズの点で優れるが、薄膜抵抗器の±0.1%の精度には及ばず、薄膜抵抗器並の抵抗値精度が要求される場合には、抵抗値精度の点で歩留まりの著しい低下を招いてしまう。
The invention described in
本発明は上記従来課題を解決するもので、ノイズの発生を低減させつつ、抵抗値の精度を向上させることで抵抗値精度の点での歩留まりを向上させる厚膜抵抗器の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a method of manufacturing a thick film resistor that improves the yield in terms of resistance value accuracy by improving the accuracy of the resistance value while reducing the occurrence of noise. For the purpose.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、基板上に一対の上面電極を形成する工程と、前記基板上に抵抗体を形成する工程とを含み、前記抵抗体上にガラスを塗布しその後焼成することでガラス層を形成するプリコートガラス層形成工程と、その後に前記抵抗体の抵抗値を修正する1次トリミング工程と、その後に前記抵抗体を常温より高く前記プリコートガラス層形成工程における焼成温度以下の温度にする1次熱処理工程と、その後に前記抵抗体の抵抗値を修正する2次トリミング工程と、その後に前記抵抗体を常温より高く1次熱処理工程より低い温度にする2次熱処理工程と、その後に前記抵抗体の抵抗値を修正する3次トリミング工程と、その後に前記抵抗体に電圧を印加するパルスエージング工程とを備え、前記1次トリミング工程、前記2次トリミング工程および前記3次トリミング工程は前記抵抗体における前記一対の上面電極間の方向に垂直な方向において前記抵抗体の側面端部から前記抵抗体の内部へ溝を形成する工程を含み、前記1次トリミング工程による前記抵抗体における前記一対の上面電極間の方向に垂直な方向に形成された溝の長さをL1、前記2次トリミング工程による前記抵抗体における前記一対の上面電極間の方向に垂直な方向に形成された溝の長さをL2、前記3次トリミング工程による前記抵抗体における前記一対の上面電極間の方向に垂直な方向に形成された溝の長さをL3としたとき、L1>L2>L3となる厚膜抵抗器の製造方法である。
To achieve the above object, the invention described in
請求項1に記載の発明は、抵抗値の高精度化を図り、これにより抵抗値精度の点での歩留まりを向上させつつ、低ノイズの厚膜抵抗器を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a low-noise thick film resistor while improving the resistance value and thereby improving the yield in terms of resistance value accuracy.
本発明の厚膜抵抗器の製造方法は、ノイズの発生を低減させつつ、抵抗値の精度を向上させ、抵抗値精度の点での歩留まりを向上させることができる。 The manufacturing method of the thick film resistor of the present invention can improve the accuracy of the resistance value while reducing the generation of noise, and can improve the yield in terms of the resistance value accuracy.
以下、本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法について図面を用いて説明する。 Hereinafter, a method of manufacturing a thick film resistor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法による厚膜抵抗器の正面断面図である。基板1は絶縁性を有する。強度、放熱性等の特性からアルミナを用いている。上面電極2は基板1上に形成された一対の電極である。上面電極2の材質としては、AgPdや、金レジネートなどを用いることができる。裏面電極3は、基板1の裏面に形成された一対の電極である。裏面電極3の材質としては、AgPdや、金レジネートなどを用いることができる。抵抗体4は一対の電極である上面電極2間に形成されており、その材質は、RuO2、AgPdまたはCuNi等の金属化合物や合金等にガラスが混入されたものを用いることができる。
FIG. 1 is a front sectional view of a thick film resistor according to a method of manufacturing a thick film resistor in an embodiment of the present invention. The
第1のトリミング溝4a、第2のトリミング溝4bおよび第3のトリミング溝4cは抵抗体4に形成された溝であり、いずれも抵抗値を修正するために形成されたものである。プリコートガラス層5は抵抗体4の上面に形成されて、ガラスからなる。保護膜6はプリコートガラス層5および抵抗体4の露出面を全て覆い上面電極2の一部も覆っている。保護膜6は、機械的衝撃や湿気から抵抗体4等を守るためのものであり、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド等を用いることができる。端面電極7は、上面電極2、基板1の端面および裏面電極3を覆い、樹脂銀などを用いることができる。端面電極7は、上面電極2と裏面電極3とを電気的に接続させており、一対の上面電極2と裏面電極3に対応してこれも一対である。めっき層8は、端面電極7の外面に形成されており、Niからなる層とその外側にSnからなる層の2層からなる。
The
次に本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the thick film resistor in one embodiment of this invention is demonstrated.
図2は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法におけるシート基板の平面図である。シート基板21はアルミナからなり絶縁体である。シート基板21を分割することにより複数の基板1を得る。二点鎖線で記載した1次分割線21aと2次分割線21bは仮想線であり、基板1を得るために、シート基板21を分割する際の分割箇所である。1次分割線21aは図2の紙面縦方向の仮想線で複数存在する。2次分割線21bは図2の紙面横方向の仮想線で複数存在する。
FIG. 2 is a plan view of the sheet substrate in the method of manufacturing the thick film resistor in one embodiment of the present invention. The
シート基板21を用意したら、上面電極形成工程を行なう。図3(a)は同製造方法における上面電極形成工程の平面図、図3(b)は同AA断面図である。上面電極形成工程においては、シート基板21の上面側の1次分割線21aを跨ぎ、2次分割線21bは跨がないように複数の上面電極22が形成される。上面電極22は2次分割線21bに平行な方向に対をなすように形成されている。上面電極22はAgPd合金分に溶剤と樹脂を混ぜペースト状にしたものをシート基板21上に印刷し、その後焼成することで得られる。AgPdの代わりにAuレジネートを用いることもできる。
After the
上面電極形成工程の次に裏面電極形成工程を行なう。図4は同製造方法における裏面電極形成工程の断面図である。裏面電極形成工程においては、シート基板21の裏面に裏面電極23が形成される。裏面電極23は、上面電極22に対応する位置に形成されており、その製造方法および組成は上面電極22と同様にすることができる。なお、上面電極22と裏面電極23は、共に印刷によりシート基板21に形成した後に、一緒に焼成することもできる。また、上面電極形成工程と裏面電極形成工程の順序は逆にしてもよい。
A back electrode forming step is performed after the top electrode forming step. FIG. 4 is a cross-sectional view of the back electrode forming step in the manufacturing method. In the back electrode forming step, the
裏面電極形成工程の次に抵抗体形成工程を行なう。図5(a)は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法の抵抗体形成工程の平面図、図5(b)は同AA断面図である。抵抗体形成工程は、シート基板21上に抵抗体24を形成する工程である。抵抗体24はシート基板21上の2次分割線21bに平行な方向に対をなして形成されている上面電極22間を接続するように形成されている。抵抗体24は例えばRuO2とガラスの混合物をペースト状にして印刷によりシート基板21上に形成された後に、焼成によって得ることができる。RuO2の代わりにAgPdやCuNiを用いることもできる。CuNiを用いる場合には、還元雰囲気中での焼成を行なう必要がある。
A resistor forming step is performed after the back electrode forming step. FIG. 5A is a plan view of a resistor forming step in the method for manufacturing a thick film resistor according to one embodiment of the present invention, and FIG. The resistor forming step is a step of forming the
抵抗体形成工程の次にプリコートガラス層形成工程を行なう。図6(a)は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法のプリコートガラス層形成工程の平面図、図6(b)は同AA断面図である。プリコートガラス層形成工程は、抵抗体24上にプリコートガラス層25を形成する工程である。プリコートガラス層25はガラスをペースト状にしたものを抵抗体24上に印刷し、その後に焼成したものである。プリコートガラス層25にはホウケイ酸ガラスを用いることができる。焼成温度は、570℃〜600℃で行なう。
A precoat glass layer forming step is performed after the resistor forming step. FIG. 6A is a plan view of a precoat glass layer forming step of the method for manufacturing a thick film resistor in one embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA. The precoat glass layer forming step is a step of forming the
プリコートガラス層形成工程の次に1次トリミング工程を行なう。図7(a)は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法における1次トリミング工程の平面図、図7(b)は同AA断面図である。1次トリミング工程においては、抵抗値を修正しようとする抵抗体24の両端に位置する上面電極22に電流測定用のプローブと電圧測定用のプローブを押し当て、抵抗体24の抵抗値をモニタしながらレーザ光線を抵抗体24に照射し、抵抗値を修正する。この1次トリミング工程により第1のトリミング溝24aが形成される。抵抗体24に第1のトリミング溝24aが形成されることにより電流が流れる断面積が減少するので抵抗体24の抵抗値は上昇する。これにより、抵抗体24の抵抗値を修正させることができる。なお、1次トリミング工程においては、最終的な目標抵抗値の95%程度の抵抗値を目標に抵抗値の修正を行う。
A primary trimming step is performed after the precoat glass layer forming step. FIG. 7A is a plan view of a primary trimming process in the method for manufacturing a thick film resistor according to one embodiment of the present invention, and FIG. In the primary trimming process, a current measurement probe and a voltage measurement probe are pressed against the
1次トリミング工程の次に1次熱処理工程を行う。1次熱処理工程はシート基板21およびこれに形成されたものを常温より高い温度に加熱する工程である。その温度は、プリコートガラス層形成工程における焼成温度以下の温度にするべきである。具体的には500〜550℃程度が好適であるが、480℃以上であることが好ましい。1次トリミング工程によって、特に第1のトリミング溝24a周辺の抵抗体24成分中のガラスにマイクロクラックが入り、ノイズが増大してしまうが、1次熱処理工程によって、このマイクロクラックを修復してノイズを低減させている。なお、抵抗体24をトリミングする際には、抵抗体24上に形成されたプリコートガラス層25にも溝をつけることになる。
A primary heat treatment step is performed after the primary trimming step. The primary heat treatment step is a step of heating the
1次熱処理工程の次に2次トリミング工程を行なう。図8(a)は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法における2次トリミング工程の平面図、図8(b)は同AA断面図である。1次熱処理工程において、マイクロクラックを修復する一方で抵抗値がドリフトしてしまうので、2次トリミング工程では抵抗体24の抵抗値を再び修正する。抵抗値の修正方法は1次トリミング工程の際と同様である。2次トリミング工程によって抵抗体24に第2のトリミング溝24bが形成される。このときの抵抗値の修正は、1次熱処理工程における抵抗値のドリフト分の修正であるので、1次トリミング工程よりも修正する抵抗値は小さくなる。2次トリミング工程における抵抗値の修正は、最終的な目標値の98%程度にすることでよい。
A secondary trimming process is performed after the primary heat treatment process. FIG. 8A is a plan view of a secondary trimming process in the method of manufacturing a thick film resistor according to one embodiment of the present invention, and FIG. In the primary heat treatment process, the resistance value drifts while the microcracks are repaired. Therefore, the resistance value of the
2次トリミング工程のあとには2次熱処理工程を行う。2次熱処理工程はシート基板21およびこれに形成されたものを常温より高い温度に加熱する工程である。その温度は、1次熱処理工程の温度より低くするべきである。また、抵抗体24に含有されているガラスが局所的に溶融する温度以上にするのが最も好ましく、具体的には480〜500℃が好ましい。480℃未満であっても、1次トリミング工程で生じた抵抗体24に含有されているガラスの歪みを取ること、即ちアニール処理を行なうことができ、これによりある程度のノイズの低減を図ることができる。その場合には、450℃以上の温度にすることが好ましい。2次熱処理工程は、2次トリミング工程によって生じたマイクロクラックを修復または歪みを除去若しくは低減してノイズを低減させる。
A secondary heat treatment step is performed after the secondary trimming step. The secondary heat treatment step is a step of heating the
2次熱処理工程の次に3次トリミング工程を行なう。図9(a)は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法における3次トリミング工程の平面図、図9(b)は同AA断面図である。3次トリミング工程は2次熱処理工程によりドリフトした抵抗値を修正するものである。3次トリミングにより第3のトリミング溝24cが抵抗体24に形成される。1次熱処理工程の温度より2次熱処理工程の温度の方が低いので、抵抗値のドリフト量は2次熱処理工程後の方が1次熱処理工程後よりも小さくなる。従って、3次トリミングで修正する抵抗値は、2次トリミングで修正する抵抗値よりも少なくなる。
Following the secondary heat treatment process, a tertiary trimming process is performed. FIG. 9A is a plan view of a tertiary trimming step in the method of manufacturing a thick film resistor according to one embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line AA. The tertiary trimming process corrects the resistance value drifted by the secondary heat treatment process. A
3次トリミング工程の次にパルスエージング工程を行なう。パルスエージング工程は抵抗体24に厚膜抵抗器の定格電圧の約3倍の電圧を約1秒間印加する工程である。具体的には、電圧を印加させようとする抵抗体24の両端に位置する上面電極22にパルス印加用のプローブをそれぞれ接触させて行なう。ノイズの原因として抵抗体24に生じたマイクロクラックが挙げられるが、これによって抵抗体24内の導体材料あるいは抵抗材料間の接触が不安定になるためである。パルスエージング工程においては、この接触の不安定な状態を脱し、接触させるか断線させるかを強制的に分けさせることを行なっている。これによりノイズを低減させることができる。
A pulse aging process is performed after the tertiary trimming process. The pulse aging process is a process in which a voltage about three times the rated voltage of the thick film resistor is applied to the
パルスエージング工程の次に保護膜形成工程を行なう。図10(a)は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法における保護膜形成工程の平面図、図10(b)は同AA断面図である。保護膜形成工程は、抵抗体24およびプリコートガラス層25の全てを覆い、上面電極22の一部を覆うように保護膜26を形成する工程である。保護膜形成工程においては、保護膜26となるエポキシ樹脂、ポリアミドまたはポリイミドを流動体状態にして形成し、その後、低温で加熱させて硬化を促進させている。抵抗体24等の上への形成方法としては、印刷工法や、ポッティング加工で行なうことができる。また、硬化を促進するためには、200℃前後の雰囲気下に置くことで可能となる。なお、時間がかかるが、室温で放置する自然乾燥を行なっても良い。
A protective film forming step is performed after the pulse aging step. FIG. 10A is a plan view of a protective film forming step in the method of manufacturing a thick film resistor according to one embodiment of the present invention, and FIG. The protective film forming step is a step of forming the
保護膜形成工程の次に1次分割工程を行う。図11は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法における1次分割工程の平面図である。1次分割工程は、図10(a)に示す1次分割線21aでシート基板21を分割させ短冊基板30を得る工程である。分割方法としては、ダイシングで行なう方法や、レーザ光線を照射させてスクライブ溝を形成させてから、シート基板21に剪断力を与えて分割する方法もある。
Next to the protective film forming step, a primary dividing step is performed. FIG. 11 is a plan view of the primary division step in the method of manufacturing the thick film resistor in one embodiment of the present invention. The primary dividing step is a step of obtaining the
1次分割工程の次に端面電極形成工程を行なう。図12は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法における端面電極形成工程の平面図である。端面電極形成工程は、短冊基板30の端面と上面電極22および裏面電極23を覆うようにペースト状の樹脂銀を塗布し、乾燥させる工程である。尚、図12の断面図は、図1からめっき層8を除いた形状と同様になる。なお、端面電極形成工程は、スパッタなどの薄膜工法を用いることもできる。この場合には、下地にCr層を形成し、さらにCu層を形成した2層の構成にすることもできる。
After the primary division process, an end face electrode formation process is performed. FIG. 12 is a plan view of an end face electrode forming step in the method of manufacturing the thick film resistor in one embodiment of the present invention. The end face electrode forming step is a step of applying and drying paste-like resin silver so as to cover the end face of the
端面電極形成工程の次に2次分割工程を行う。図13は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法における2次分割工程の平面図である。2次分割工程は、シート基板21の2次分割線21bで分割させ個片基板31を得る工程である。具体的な分割方法は、1次分割工程と同様な方法を採ることができる。
Next to the end face electrode forming step, a secondary dividing step is performed. FIG. 13 is a plan view of the secondary division step in the method for manufacturing the thick film resistor in one embodiment of the present invention. The secondary dividing step is a step of obtaining the
2次分割工程の次にめっき工程を行う。めっき工程では、露出している導体、即ち、端面電極27の表面にめっき層を形成する工程である。具体的なめっき方法は、バレルめっき工法による電解めっきを用いることができる。めっき工程は、最初にNiめっき層を形成し、その後にSnめっき層を形成する工程とし、めっき層としては下地にNiめっき層を、その表面にSnめっき層を形成した2層にすることができる。また、めっき工程直前において上面電極等が露出している場合には、上面電極等にもめっき層が形成される。
A plating step is performed after the secondary division step. In the plating process, a plating layer is formed on the exposed conductor, that is, the surface of the
以上の工程をまとめたものが図14である。図14は同本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法における製造工程図である。なお、本実施の形態においては、シート基板21から複数の厚膜抵抗器を得る製造方法を採用したが、最初から基板1に上面電極2等を形成する方法を用いてもよい。但し、シート基板21から複数の厚膜抵抗器を得る製造方法の方が効率がよい。特に、厚膜チップ抵抗器が小型になると、その効果は顕著になる。
FIG. 14 summarizes the above steps. FIG. 14 is a manufacturing process diagram in the method of manufacturing the thick film resistor in one embodiment of the present invention. In the present embodiment, a manufacturing method for obtaining a plurality of thick film resistors from the
本実施の形態においては、最初の段階でシート基板21に、溝やスリットは設けていないが、最初に1次分割線21aおよび2次分割線21bの位置に溝を形成しておき、1次分割工程や2次分割工程においてはこの溝で分割するようにしてもよい。あるいは、貫通孔であるスリットを1次分割線21aの基板端部を除いた部分に形成し、この部分を利用して1次分割工程を行ってもよい。この場合、2次分割線21bの位置には何も形成しないか、溝を形成する構成のいずれかを選択することができる。1次分割線21aの基板端部を除いた部分にスリットを形成する場合には、端面電極形成工程を1次分割工程の前に行なうこともできる。この場合には、端面電極を上記スリットの内壁に形成することになり、シート基板21の形状のままで端面電極を形成することができ、特に、厚膜抵抗器のサイズが0402(厚膜抵抗器を平面視した際の縦の長さが0.4mm、横の長さが0.2mm)、あるいはそれ以下になってきたときには、製造時の取り扱いに優れる。さらに、この端面電極形成工程の後で1次分割工程の前にめっき工程を行うこともできる。
In the present embodiment, the
なお、個片基板31、上面電極22、裏面電極23、抵抗体24、第1のトリミング溝24a、第2のトリミング溝24b、第3のトリミング溝24c、プリコートガラス層25、保護膜26および端面電極27はそれぞれ図1の基板1、上面電極2、裏面電極3、抵抗体4、第1のトリミング溝4a、第2のトリミング溝4b、第3のトリミング溝4c、プリコートガラス層5、保護膜6および端面電極7に対応する。
The
図15は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法におけるトリミング溝を説明する平面図である。なお、本実施の形態においては個片に分けられた基板1ではなく、シート基板21上に抵抗体24等を形成しているが、図面の簡略化のため、1次分割線21aおよび2次分割線21bで囲まれた領域の中で説明する抵抗体24を含む領域のみを抜き出して図示している。
FIG. 15 is a plan view for explaining a trimming groove in the method of manufacturing a thick film resistor according to one embodiment of the present invention. In the present embodiment, the
第1のトリミング溝24aは、プリコートガラス層25の紙面の下端になる側面端部から紙面の上方向に伸び、破線で記載している抵抗体24の下端である側面を超え、抵抗体24の側面からL1の距離の場所で紙面左方向に延伸している。このように、厚膜抵抗器の一対の上面電極22間を結ぶ方向の垂直方向、即ち電流方向の垂直方向にプリコートガラス層25の側面端部から中央部に向けてレーザを所定の位置まで照射させながら移動させ、その後、レーザを一対の上面電極22間を結ぶ方向、即ち電流方向に向きを変えて照射する方法は「Lカット」と呼ばれている。電流方向に垂直な方向へのトリミングは抵抗値の修正率が高い分、微調整が困難である。一方、電流方向へのトリミングは抵抗値の修正率が低いが微調整が容易である。そこで、最初に電流方向に垂直な方向へレーザを照射し、修正する目標値に抵抗値が近づくと電流方向にレーザを照射させて抵抗値の微調整を行なう「Lカット」が用いられる。
The
なお、トリミングは抵抗体24に施せばよいのでプリコートガラス層25の側面端部からレーザの照射を開始するのではなく、抵抗体24の側面端部、即ち図15の破線部からレーザを照射すれば十分である。但し、抵抗体24の側面端部はプリコートガラス層25に覆われているので、抵抗体24の側面端部の正確な位置がわかり難く、プリコートガラス層25の側面端部からレーザの照射を開始するのが無難である。このことは、第2のトリミング溝24bおよび第3のトリミング溝24cについても同様である。
Since the trimming may be performed on the
第2のトリミング溝24bはプリコートガラス層25の側面部から中央部に向けて電流方向に垂直な方向にレーザを所定の位置まで照射させながら移動させてできたものである。第2のトリミング溝24bは抵抗体24の側面端部から電流方向に垂直な方向にL2の距離まで形成されている。
The
第3のトリミング溝24cは第2のトリミング溝24bと同様にプリコートガラス層25の側面部から中央部に向けて電流方向に垂直な方向にレーザを所定の位置まで照射させながら移動させてできたものであり、抵抗体24の側面端部から電流方向に垂直な方向にL3の距離まで形成されている。
Similarly to the
ここで、厚膜抵抗器においては、抵抗体24の形成時の形状誤差などによりシート基板21上の抵抗体24毎の抵抗値のバラツキが大きい。また、トリミングによる抵抗値修正は一方向への修正になる。例えばレーザ光線を照射するレーザトリミングの場合には抵抗値を上昇させる方向での修正になる。従って、抵抗体24の形成時の抵抗値のバラツキを考え、抵抗体24の形成時には、最終的に目標とする抵抗値を目指して形成するのではなく、シート基板21上の全ての抵抗体24の抵抗値が最終的な目標となる抵抗値より低くなるように形成している。このため、1次トリミングにおける抵抗値の修正量は非常に大きいものとなり、L字カットによるトリミングが必要となり、第1のトリミング溝24aの総延長も長いものとなる。
Here, in the thick film resistor, variation in resistance value for each
1次熱処理工程では、この1次トリミング工程によってできた第1のトリミング溝24aの周辺に生じる抵抗体24のマイクロクラックを修復するが、第1のトリミング溝24aの総延長が長い分、抵抗体24に与える熱エネルギーも大きくなり、これにより抵抗値のドリフト量も比較的大きいものとなる。しかし、この抵抗値のドリフト量は、1次トリミングにおける抵抗値の修正量に比べると少ない量である。なお、1次熱処理工程の温度はプリコートガラス層25の焼成温度以下にしている。なぜならプリコートガラス層25の焼成温度以上にすると、抵抗体24全体への熱による抵抗値ドリフトを生じさせてしまうからである。即ち、抵抗体24はプリコートガラス層25の焼成時に抵抗値ドリフトを生じているので、この焼成温度までの温度で熱処理を行なった場合には、抵抗値ドリフトは少ないが、焼成温度を超える熱処理を行なった場合には、抵抗体24が形成されてからそれまでに受けたことのない高温下に抵抗体24がおかれるため、抵抗値のドリフト量が大きくなってしまうのである。よって、1次熱処理工程の温度はプリコートガラス層25の焼成温度以下にするべきである。
In the primary heat treatment step, microcracks of the
2次トリミング工程では、1次熱処理工程で生じた抵抗値のドリフトを修正するものであるので、1次トリミングに比べ抵抗値の修正量は少なくてよく、L1>L2となる。また、第2のトリミング溝24bの総延長は第1のトリミング溝24aよりも短くなっている。
In the secondary trimming step, the drift of the resistance value generated in the primary heat treatment step is corrected. Therefore, the amount of correction of the resistance value may be less than that in the primary trimming, and L 1 > L 2 is satisfied. The total extension of the
2次熱処理工程では、2次トリミング工程で第2のトリミング溝24bの周辺に生じたマイクロクラックや歪みを修復または除去することによりノイズの低減を行なう。第2のトリミング溝24bの総延長は第1のトリミング溝24aよりも短いので、2次熱処理工程によって抵抗体24に与える熱エネルギーは、1次熱処理工程よりも少なくてよい。また、抵抗体24において1次熱処理工程によりマイクロクラックが修復された部分を1次熱処理工程より高い温度にすると、この部分の抵抗値ドリフトが大きくなってしまう。これらの理由により2次熱処理工程の温度は1次熱処理工程の温度より低くしている。従って、2次熱処理工程における抵抗値のドリフトは1次熱処理工程における抵抗値のドリフトよりも小さくなる。
In the secondary heat treatment step, noise is reduced by repairing or removing microcracks and distortions generated around the
3次トリミング工程では2次熱処理工程で生じた抵抗値ドリフトを修正するものであり、2次熱処理工程による抵抗値ドリフトは1次熱処理工程による抵抗値ドリフトよりも少ないことから、3次トリミング工程による抵抗値の修正量は2次トリミング工程による抵抗値の修正量に比べ小さくなる。従って、L2>L3となり、第3のトリミング溝24cの総延長は第2のトリミング溝24bよりも短くなっている。
In the tertiary trimming process, the resistance drift generated in the secondary heat treatment process is corrected. Since the resistance drift caused by the secondary heat treatment process is smaller than the resistance drift caused by the primary heat treatment process, The correction value of the resistance value is smaller than the correction value of the resistance value by the secondary trimming process. Therefore, L 2 > L 3 and the total extension of the
3次トリミング工程のあとにパルスエージング工程を行なうが、パルスエージング工程は3次トリミング工程によるノイズの増加を低減するものである。3次トリミング工程による第3のトリミング溝24cは短いので熱処理を行なうまでの必要はなく、また熱処理による抵抗値ドリフトに比べるとパルスエージングの方が抵抗値ドリフトをコントロールしやすい点より熱処理ではなくパルスエージングを行なうこととしている。パルスエージングは、抵抗体24毎にパルスを印加させるので、抵抗体24毎にパルスの印加条件を変えるなどにより抵抗値ドリフトのコントロールを行ない易い。
A pulse aging process is performed after the tertiary trimming process. The pulse aging process reduces an increase in noise caused by the tertiary trimming process. Since the
以上のように、L1>L2>L3となり、プリコートガラス層25の焼成温度以下で1次熱処理工程は行い、1次熱処理工程の温度未満で2次熱処理工程を行うようにしている。
As described above, L 1 > L 2 > L 3 is satisfied, and the primary heat treatment step is performed below the firing temperature of the
図16は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法の第1のバリエーションのトリミング溝の平面図である。図16には、第1のトリミング溝40a、第2のトリミング溝40bおよび第3のトリミング溝40cの3つのトリミング溝が存在している。図15のトリミング溝との違いは、トリミング溝の先端部である。
FIG. 16 is a plan view of a trimming groove of the first variation of the method for manufacturing a thick film resistor in one embodiment of the present invention. In FIG. 16, there are three trimming grooves, a
第1のトリミング溝40aは1次トリミング工程によって形成された溝である。図15の第1のトリミング溝24aの先端部から抵抗体24の側面端部に向いて少し延伸している。このような形状にした理由は、トリミングによるマイクロクラックの発生の程度を低くするためである。マイクロクラックは、トリミング溝の終端で顕著に生じ、この部分によるノイズの影響が最も大きい。従って、トリミング溝の終端を電流が流れ難い形状にすることが、ノイズを低下させる一手段として有効である。第1のトリミング溝40aの終端部のようにすると、この部分に電流は殆ど流れないのでノイズを低下させるには良い。
The
第2のトリミング溝40b、第3のトリミング溝40cも同様の理由で、トリミング溝の終端が始端の方向を向いた形状になっている。第2のトリミング溝40bや第3のトリミング溝40cの形状は「Jカット」と呼ばれている。
For the same reason, the
このような形状にすることにより、トリミングにより発生するノイズの低減のための熱処理の温度を低くすることができたり、熱処理時間を短くすることができ、その分、熱処理による抵抗値ドリフトを抑制することができる。即ち、1次トリミング工程により発生するノイズを低減させることで、1次熱処理工程による抵抗値のドリフト量を減少させることができ、1次熱処理工程による抵抗値のドリフト量を減少させることにより2次トリミング工程における抵抗値の修正量を少なくすることができる。これと、さらに2次トリミング工程による第2のトリミング溝40bも「Jカット」であるので、2次トリミング工程により発生するノイズを低減させることが可能となり、これにより2次熱処理工程による抵抗値のドリフト量を減少させることができる。同様の理由で3次トリミング工程での抵抗値の修正量も減少させることが可能となり、パルスエージングにより印加するパルスのエネルギーも減少させることができる。したがって、より抵抗値の精度を高めることができる。第1のトリミング溝40a、第2のトリミング溝40bおよび第3のトリミング溝40cにおいても図15の場合と同様にL1>L2>L3であり、熱処理工程の温度に関しても図15の場合と同様である。
By adopting such a shape, the temperature of heat treatment for reducing noise generated by trimming can be lowered, and the heat treatment time can be shortened. be able to. That is, by reducing the noise generated by the primary trimming process, the resistance drift amount due to the primary heat treatment process can be reduced, and by reducing the resistance drift amount due to the primary heat treatment process, the secondary drift can be reduced. The amount of correction of the resistance value in the trimming process can be reduced. In addition, since the
図17は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法の第2のバリエーションのトリミング溝の平面図である。第1のトリミング溝41aおよび第2のトリミング溝41bは1次トリミングで形成される。これは、図15や図16のように「L字カット」にした場合、第1のトリミング溝24aまたは第1のトリミング溝40aにおける電流方向の延伸している部分周辺からもマイクロクラックによるノイズが発生するので、「L字カット」の代わりにJカットの溝を2箇所に形成したものである。形成方法としては、まず、図15の1次トリミング工程と同様に抵抗体24の抵抗値を測定しながらレーザを照射させて移動させる。図15の1次トリミング工程であるならば、抵抗体24の抵抗値の微調整を行なうタイミング、言い換えると電流方向にレーザ光線を移動させるタイミングで「Jカット」となるようにレーザを移動させ、一旦照射を停止させる。次に、そのときの抵抗値から、図15の1次トリミング工程ならば第1のトリミング溝24aの終端になると思われる位置を予想して、その位置を通る厚膜抵抗器の電流方向に垂直な線をなぞるように再びレーザ光線を照射させながら移動させる。このときも抵抗体24の抵抗値を測定しながらトリミングを行い、1次トリミング工程で目標とする抵抗値まで修正を行う。以上のように1次トリミング工程では第1のトリミング溝41aおよび第2のトリミング溝41bの2個を形成する。これにより、抵抗体24を流れる電流の中でトリミング溝に沿って流れる電流を少なくすることができるので、ノイズの発生を減少させることができ、以降の1次熱処理工程における温度を低下させることや、熱処理時間の短縮などが可能となり、1次熱処理工程における抵抗値のドリフト量を減少させることが可能となる。以降は、第3のトリミング溝41cおよび第4のトリミング溝41dを「Jカット」で形成し、図16の場合と同様により高精度の抵抗値にすることができる。図17の場合も図16の場合と同様にL1>L2>L3となり、プリコートガラス層25の焼成温度以下で1次熱処理工程は行い、1次熱処理工程未満の温度で2次熱処理工程を行うようにしている。
FIG. 17 is a plan view of a trimming groove of a second variation of the method for manufacturing a thick film resistor in one embodiment of the present invention. The
図18は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法の第3のバリエーションのトリミング溝の平面図である。図18は、図16と同様の考えによるものであるが、トリミング溝の終端が抵抗体24の側面端部より外になるようにしたものである。1次トリミング工程によって形成される第1のトリミング溝42a、2次トリミング工程によって形成される第2のトリミング溝42b、3次トリミング工程によって形成される第3のトリミング溝42cの3個のトリミング溝が形成されている。これらのトリミング溝は抵抗体24の側面端部の外側にレーザ光線を照射させる始点が存在し、抵抗体24の側面端部の外側にレーザ光線の照射を停止させる終点が存在している。図16の場合と同様にトリミング溝の終端周辺を流れる電流を少なくしてノイズを低減させるという考えであるが、図18の場合にはトリミング溝の終端を抵抗体24の側面端部の外側にすることにより、トリミング溝の終端周辺を流れる電流をなくしている。このようなトリミング溝の形状にしてもよい。
FIG. 18 is a plan view of a trimming groove of a third variation of the method for manufacturing a thick film resistor in one embodiment of the present invention. FIG. 18 is based on the same idea as in FIG. 16 except that the end of the trimming groove is outside the side edge of the
図19は本発明の一実施の形態における厚膜抵抗器の製造方法の第4のバリエーションのトリミング溝の平面図である。これまでの実施の形態およびそのバリエーションである第1から第3のバリエーションではトリミング工程を3回、熱処理工程を2回、パルスエージング工程を1回行なっていた。しかし、さらなる高精度化、或いは歩留まり改善のために、トリミング工程と熱処理工程を増やしたものが図19の場合である。図19に示す第4のバリエーションにおいては、1次トリミング工程を行なうことによって第1のトリミング溝43aを形成し、その後、1次熱処理工程を行ない、以下、第2のトリミング溝43bを形成する2次トリミング工程、2次熱処理工程、第3のトリミング溝43cを形成する3次トリミング工程、3次熱処理工程、第4のトリミング溝43dを形成する4次トリミング工程、4次熱処理工程、第5のトリミング溝43eを形成する4次トリミング工程およびパルスエージングを行なう。このように繰り返す回数を増やすことで、より高精度な抵抗値を得ることができる。この場合においても、L1>L2>L3>L4>L5であり、プリコートガラス層25の焼成温度以下で1次熱処理工程を行ない、1次熱処理工程の温度以下で2次熱処理工程を行ない、2次熱処理工程の温度以下で3次熱処理工程を行ない、3次熱処理工程の温度以下で4次熱処理工程を行なっている。
FIG. 19 is a plan view of a trimming groove of a fourth variation of the method for manufacturing a thick film resistor according to one embodiment of the present invention. In the previous embodiments and the first to third variations thereof, the trimming process was performed three times, the heat treatment process was performed twice, and the pulse aging process was performed once. However, FIG. 19 shows the case where the trimming process and the heat treatment process are increased in order to further increase the accuracy or improve the yield. In the fourth variation shown in FIG. 19, the first trimming process is performed to form the
このように、トリミング工程および熱処理工程の回数を増やすこともできる。この場合には、最後のトリミング工程のあとにパルスエージング工程を行い、その他はトリミング工程と熱処理工程を交互に行なうようにすればよい。 Thus, the number of trimming steps and heat treatment steps can be increased. In this case, a pulse aging process may be performed after the final trimming process, and the trimming process and the heat treatment process may be performed alternately in other cases.
本発明に係る厚膜抵抗器の製造方法は、高精度の抵抗値の厚膜抵抗器を得る事ができ有用である。 The method of manufacturing a thick film resistor according to the present invention is useful because it can obtain a thick film resistor having a high-precision resistance value.
1 基板
2 上面電極
3 裏面電極
4 抵抗体
4a 第1のトリミング溝
4b 第2のトリミング溝
4c 第3のトリミング溝
5 プリコートガラス層
6 保護膜
7 端面電極
8 めっき層
21 シート基板
21a 1次分割線
21b 2次分割線
22 上面電極
23 裏面電極
24 抵抗体
24a 第1のトリミング溝
24b 第2のトリミング溝
24c 第3のトリミング溝
25 プリコートガラス層
26 保護膜
27 端面電極
30 短冊基板
31 個片基板
40a 第1のトリミング溝
40b 第2のトリミング溝
40c 第3のトリミング溝
41a 第1のトリミング溝
41b 第2のトリミング溝
41c 第3のトリミング溝
41d 第4のトリミング溝
42a 第1のトリミング溝
42b 第2のトリミング溝
42c 第3のトリミング溝
43a 第1のトリミング溝
43b 第2のトリミング溝
43c 第3のトリミング溝
43d 第4のトリミング溝
43e 第5のトリミング溝
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記抵抗体上にガラスを塗布しその後焼成することでガラス層を形成するプリコートガラス層形成工程と、
その後に前記抵抗体の抵抗値を修正する1次トリミング工程と、
その後に前記抵抗体を常温より高く前記プリコートガラス層形成工程における焼成温度以下の温度にする1次熱処理工程と、
その後に前記抵抗体の抵抗値を修正する2次トリミング工程と、
その後に前記抵抗体を常温より高く1次熱処理工程より低い温度にする2次熱処理工程と、
その後に前記抵抗体の抵抗値を修正する3次トリミング工程と、
その後に前記抵抗体に電圧を印加するパルスエージング工程と
を備え、
前記1次トリミング工程、前記2次トリミング工程および前記3次トリミング工程は前記抵抗体における前記一対の上面電極間の方向に垂直な方向において前記抵抗体の側面端部から前記抵抗体の内部へ溝を形成する工程を含み、
前記1次トリミング工程による前記抵抗体における前記一対の上面電極間の方向に垂直な方向に形成された溝の長さをL1、
前記2次トリミング工程による前記抵抗体における前記一対の上面電極間の方向に垂直な方向に形成された溝の長さをL2、
前記3次トリミング工程による前記抵抗体における前記一対の上面電極間の方向に垂直な方向に形成された溝の長さをL3としたとき、
L1>L2>L3
となる厚膜抵抗器の製造方法。 Forming a pair of upper surface electrodes on the substrate; and forming a resistor on the substrate;
A pre-coated glass layer forming step of forming a glass layer by applying glass on the resistor and then firing;
Thereafter, a primary trimming step of correcting the resistance value of the resistor,
Then, a primary heat treatment step for bringing the resistor to a temperature higher than normal temperature and lower than a firing temperature in the precoat glass layer forming step,
Then, a secondary trimming process for correcting the resistance value of the resistor,
Then, a secondary heat treatment step for setting the resistor to a temperature higher than normal temperature and lower than the primary heat treatment step;
Then, a third trimming step for correcting the resistance value of the resistor,
Thereafter, a pulse aging step of applying a voltage to the resistor,
The primary trimming step, the secondary trimming step, and the tertiary trimming step are grooves extending from the side end portion of the resistor to the inside of the resistor in a direction perpendicular to the direction between the pair of upper surface electrodes in the resistor. Including the step of forming
The length of the groove formed in the direction perpendicular to the direction between the pair of upper surface electrodes in the resistor in the primary trimming step is L 1 ,
The length of the groove formed in the direction perpendicular to the direction between the pair of upper surface electrodes in the resistor in the secondary trimming step is L 2 ,
When the length of the groove formed in a direction perpendicular to the direction between the pair of upper surface electrodes in the resistor by the tertiary trimming process was L 3,
L 1 > L 2 > L 3
A method for manufacturing a thick film resistor.
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CN106910582A (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-30 | 三星电机株式会社 | Chip resistor and its manufacture method |
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-
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