JP2015061034A

JP2015061034A - チップ抵抗器

Info

Publication number: JP2015061034A
Application number: JP2013195591A
Authority: JP
Inventors: 秀和唐澤; Hidekazu Karasawa
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2015-03-30

Abstract

【課題】はんだボールの発生と部品割れの発生を両方共に抑制することができるチップ抵抗器を提供する。
【解決手段】チップ抵抗器１は、直方体形状のセラミック基板２と、セラミック基板２の表面の長手方向両端部に設けられた一対の表面電極４と、これら一対の表面電極４に両端部を重ね合わせてセラミック基板２の表面に設けられた抵抗体５と、抵抗体５を被覆する保護層６と、セラミック基板２の長手方向両端面に設けられて裏面電極３と表面電極４とを橋絡している一対の端面電極７と、表面電極４と端面電極７および裏面電極３を覆う断面コ字状の外部電極８と、セラミック基板２の裏面中央の両裏面電極３で挟まれた領域に設けられた絶縁層９とを備えており、絶縁層９の厚み寸法は裏面電極３と外部電極８の重なり部分の厚みよりも大きく設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板上にはんだ付けによって面実装されるチップ抵抗器に関するものである。

この種のチップ抵抗器は、直方体形状の絶縁性基台と、この絶縁性基台の表面の長手方向両端部に設けられた一対の表面電極と、これら一対の表面電極に接続するように絶縁性基台の表面に設けられた抵抗体と、この抵抗体を覆うように設けられた保護膜と、絶縁性基台の裏面の長手方向両端部に設けられた一対の裏面電極と、表面電極と裏面電極を覆うように絶縁性基台の両端面に設けられた一対の外部電極とを備えている。そして、このように構成されたチップ抵抗器は、回路基板に設けられたランド上にはんだペーストを印刷した後、裏面電極を下向きにして外部電極をランド上に搭載し、この状態ではんだペーストを溶融・固化することによって回路基板上に面実装される。

ところで、この種のチップ抵抗器を回路基板上に実装する際に、ランドに印刷されたはんだペースト量が多いと、はんだがランドに引き寄せられる前に部品の重みで横に出てしまい、そのまま凝固してはんだボールが発生するという問題がある。また、チップ抵抗器はチップマウンターの吸着ノズルで真空吸着して回路基板上に搭載されるようになっているが、その際に吸着ノズルからの押圧力が保護膜の頂点に集中するため、特に絶縁性基台の厚みが薄いチップ抵抗器の場合、部品に割れが発生するという問題がある。

そこで従来より、特許文献１に開示されているように、外部電極が絶縁性基台の表面に形成されないようにすると共に、裏面電極を絶縁性基台の幅寸法よりも小さく形成することにより、はんだボールの発生を防止したチップ抵抗器が提案されている。また、特許文献２に開示されているように、保護膜の平面視両端部に直線状に延びる２列の補助膜を形成し、吸着ノズルの押圧力が補助膜の下方に位置する裏面電極に印加されるようにすることにより、割れの発生を防止したチップ抵抗器が提案されている。

特開平１０−６４７０１号公報特開２００５−２８６０１６号公報

しかし、特許文献１に開示されたチップ抵抗器は、はんだボールの発生を抑制することは可能であるが、回路基板への搭載時に懸念される割れの発生を防止することはできず、しかも、裏面電極の幅寸法を小さくすることに伴って回路基板との固着性が悪くなるという別の問題が発生する。一方、特許文献２に開示されたチップ抵抗器によれば、割れの発生を防止する効果は期待できるものの、はんだボールの発生を抑制することはできず、前述した従来技術では、はんだボールの発生と部品割れという２つの問題を解消することはできなかった。

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、その目的は、はんだボールの発生と部品割れの発生を両方共に抑制することができるチップ抵抗器を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、直方体形状の絶縁性基台と、この絶縁性基台の表面の長手方向両端部に設けられた一対の表面電極と、これら一対の表面電極に接続するように前記絶縁性基台の表面に設けられた抵抗体と、この抵抗体を覆うように設けられた保護膜と、前記絶縁性基台の裏面の長手方向両端部に設けられた一対の裏面電極と、前記表面電極と前記裏面電極を覆うように前記絶縁性基台の両端面に設けられた一対の外部電極とを備えたチップ抵抗器において、一対の前記裏面電極で挟まれた前記絶縁性基台の裏面領域に絶縁層を設け、この絶縁層の厚み寸法が前記裏面電極と前記外部電極の重なり部分の厚みよりも大きく設定され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では、絶縁性基台の裏面領域に裏面電極と外部電極の重なり部分よりも下方へ突出する絶縁層が設けられており、チップ抵抗器を回路基板上に搭載したときに、ランドに塗布されたはんだペーストの多くが裏面電極の下側まで入り込むため、はんだボールの発生を防止することができると共に、はんだ付け後のヒートショックを吸収することができる。しかも、チップ抵抗器を吸着ノズルで真空吸着して回路基板上に搭載するとき、吸着ノズルからの押圧力が絶縁層の下面全体で受けられるため、部品割れの発生を防止することができる。

本発明のチップ抵抗器は、絶縁性基台の裏面領域に裏面電極と外部電極の重なり部分よりも下方へ突出する絶縁層が設けられているため、はんだボールの発生と部品割れの発生を両方共に抑制することができる。

本発明の実施形態例に係るチップ抵抗器の断面図である。該チップ抵抗器の裏面図である。該チップ抵抗器の回路基板への実装工程を示す説明図である。

以下、発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１と図２に示すように、本発明の実施形態例に係るチップ抵抗器１は、直方体形状のセラミック基板２と、このセラミック基板２の裏面（図１では下面）の長手方向両端部に設けられた一対の裏面電極３と、セラミック基板２の表面（図１では上面）の長手方向両端部に設けられた一対の表面電極４と、これら一対の表面電極４に両端部を重ね合わせてセラミック基板２の表面に設けられた抵抗体５と、抵抗体５を被覆する２層構造の保護層６と、セラミック基板２の長手方向両端面に設けられて裏面電極３と表面電極４とを橋絡している一対の端面電極７と、表面電極４と端面電極７および裏面電極３を覆う断面コ字状の外部電極８と、セラミック基板２の裏面中央の両裏面電極３で挟まれた領域に設けられた絶縁層９によって構成されている。

セラミック基板２はアルミナを主成分とする絶縁性基台であり、このセラミック基板２は大判基板を縦横の分割溝に沿って分割して多数個取りされたものである。裏面電極３はＡｇペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものであり、同じく表面電極４もＡｇペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものである。抵抗体５は酸化ルテニウム等の抵抗体ペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものであり、この抵抗体５にトリミング溝（図示省略）を形成することによってチップ抵抗器１の抵抗値が調整されている。保護層６はアンダーコート層とオーバーコート層の上下２層構造からなり、これら両層はガラスペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものである。アンダーコート層は前述したトリミング溝の形成時にレーザの熱から抵抗体５を保護するものであり、オーバーコート層はトリミング溝の形成後にアンダーコート層上に形成されて抵抗体５を外部環境から保護するものである。

端面電極７はセラミック基板２の端面にスパッタリングにより形成されたものであり、セラミック基板２に対する密着性が良いクロム（Ｃｒ）とバリヤー層の材料を含有するスパッタ膜からなる。バリヤー層は熱応力（ヒートショック）に対するクッション材として機能するものであり、ニッケル（Ｎｉ）または銅（Ｃｕ）が用いられている。外部電極８は電解メッキによって形成されたものであり、錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）や鉛フリーのＳｎ等からなる。

絶縁層９はセラミック基板２の裏面にガラスペーストやセラミックスペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させるか、もしくは厚みを容易に形成可能なエポキシ系の樹脂ペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼付けたものであり、セラミック基板２の裏面で重なる裏面電極３と外部電極８の厚みよりも十分に大きな厚みに設定されている。具体的には、絶縁層９の厚みをＨ、裏面電極３と外部電極８を加えた厚みをｈとすると、絶縁層９の厚みＨは０．０１mm≦Ｈ−ｈ≦０．１mmの範囲に設定されており、このような厚みを有する絶縁層９がセラミック基板２の裏面に突出形成されていれば、絶縁層９を確実に回路基板に接触させた上ではんだペーストに外部電極８が接触するようになる。そして、絶縁層９は保護層６の真下位置で両裏面電極３に挟まれた領域に形成されており、絶縁層９と裏面電極３を覆う外部電極８との間には所定寸法の隙間Ｇが確保されている。この隙間Ｇの寸法はチップ抵抗器１のチップサイズを考慮して決定され、例えば0603サイズ（0.6mm×0.3mm）のチップ抵抗器１の場合、隙間Ｇを０．０１mm〜０．０５mmの範囲に設定することが好ましい。

このチップ抵抗器１は回路基板上に面実装されるようになっているが、以下、かかる実装工程を図３を参照しながら説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、上面に一対のランド１１が設けられた回路基板１０を準備し、これらランド１１上にクリームはんだ印刷機を用いてはんだペースト１２を印刷して塗布する。

次に、チップマウンターの吸着ノズルを用いてチップ抵抗器１の表面側に露出する保護層６を真空吸着したなら、その状態のまま回路基板１０上のランド１１に裏面電極３が位置するように吸着ノズルを下降することにより、図３（ｂ）に示すように、チップ抵抗器１を吸着ノズルの押圧力によって回路基板１０上に押し付ける。その際、チップ抵抗器１の裏面中央部に絶縁層９が設けられていると共に、この絶縁層９がセラミック基板２の裏面に設けられた裏面電極３と外部電極８の重なり部分よりも下方へ突出しており、吸着ノズルの押圧力による荷重が裏面電極３側に作用せずに絶縁層９の下面全体で受け止められるため、チップ抵抗器１に割れが発生することを抑制できる。また、かかる吸着ノズルからの押圧力により、ランド１１上に印刷されたはんだペースト１２の一部は裏面電極３を覆う外部電極８の下側に入り込み、残りのはんだペースト１２はチップ抵抗器１の端面に露出する外部電極８の側方へ押し出される。

しかる後、この状態のまま回路基板１０をチップ抵抗器１と一緒にリフロー炉へ搬送し、このリフロー炉の中ではんだペースト１２を溶融させた後に冷却・固化することにより、図３（ｃ）に示すように、固化したはんだ１２によって外部電極８がランド１１に接合され、チップ抵抗器１が回路基板１０上に面実装された状態となる。その際、セラミック基板２の裏面から下方へ突出する絶縁層９によって裏面電極３とランド１１の間に所要のスペースが確保されるため、多くの量のはんだペースト１２を裏面電極３の下側まで入り込ますことができ、はんだボールの発生を防止することができる。また、はんだ付け後のヒートショックに際しても、チップ抵抗器１と回路基板１０の熱膨張率の差が裏面電極３の下側に入り込んだはんだによって吸収されるため、チップ抵抗器１に不要な応力が掛かることを抑止できる。

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、セラミック基板２（絶縁性基台）の裏面中央部に裏面電極３と外部電極８の重なり部分よりも下方へ突出する絶縁層９を設けてあり、チップ抵抗器１を吸着ノズルで真空吸着して回路基板１０上に搭載するとき、吸着ノズルからの押圧力が絶縁層９の下面全体で受け止められるため、部品割れの発生を防止することができる。また、チップ抵抗器１を回路基板１０上に搭載したときに、回路基板１０のランド１１とチップ抵抗器１の裏面電極３との間に所要のスペースが確保され、このスペースに多くの量のはんだペースト１２を入り込ますことができるため、はんだボールの発生を防止することができると共に、はんだ付け後のヒートショックを効果的に吸収することができる。

また、本実施形態例に係るチップ抵抗器１では、絶縁層９と裏面電極３を覆う外部電極８との間に隙間Ｇが形成されているため、一対の外部電極８を回路基板１０の対応するランド１１にはんだ付けしたとき、ランド１１上に塗布したはんだペースト１２が絶縁層９の側面に回り込むことはなく、両外部電極８（または両裏面電極３）間のはんだブリッジを抑制することができる。

１チップ抵抗器
２セラミック基板（絶縁性基台）
３裏面電極
４表面電極
５抵抗体
６保護層
７端面電極
８外部電極
９絶縁層
１０回路基板
１１ランド
１２はんだペースト
Ｇ隙間

Claims

直方体形状の絶縁性基台と、この絶縁性基台の表面の長手方向両端部に設けられた一対の表面電極と、これら一対の表面電極に接続するように前記絶縁性基台の表面に設けられた抵抗体と、この抵抗体を覆うように設けられた保護膜と、前記絶縁性基台の裏面の長手方向両端部に設けられた一対の裏面電極と、前記表面電極と前記裏面電極を覆うように前記絶縁性基台の両端面に設けられた一対の外部電極とを備えたチップ抵抗器において、
一対の前記裏面電極で挟まれた前記絶縁性基台の裏面領域に絶縁層を設け、この絶縁層の厚み寸法が前記裏面電極と前記外部電極の重なり部分の厚みよりも大きく設定されていることを特徴とするチップ抵抗器。