JP2015079872A

JP2015079872A - チップ抵抗器

Info

Publication number: JP2015079872A
Application number: JP2013216474A
Authority: JP
Inventors: 臣祐千原; Shinsuke Chihara
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2015-04-23

Abstract

【課題】放熱性に優れたチップ抵抗器を提供する。
【解決手段】チップ抵抗器１は、絶縁基板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３と、これら表面電極３に接続するように絶縁基板２の表面に設けられた抵抗体４と、抵抗体４を被覆する絶縁性の第１保護膜５と、第１保護膜５と抵抗体４に形成されたトリミング溝６と、トリミング溝６を覆うように設けられた絶縁層７と、絶縁層７の上から第１保護膜５の一部を覆うように設けられた放熱電極８と、放熱電極８と第１保護膜５の残部を被覆する絶縁性の第２保護膜９とを備えており、放熱電極８の端部は一方の表面電極３に接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、絶縁基板上に設けられた抵抗体にトリミング溝を形成することによって抵抗値が調整されるチップ抵抗器に係り、特に、抵抗体から発生する熱を放熱するための放熱電極が設けられた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回路基板上に半田付けされて使用されるが、抵抗体への通電によって発生するジュール熱が過剰になると、所望の抵抗特性を得られなくなる可能性がある。そこで従来より、抵抗体を覆うアンダーコート層（第１保護膜）とともに抵抗体にトリミング溝を形成し、このトリミング溝を避けるようにアンダーコート層の上面に一対の放熱電極を形成すると共に、これら放熱電極を抵抗体の両端部と重なる表面電極に接続し、さらに放熱電極の一部とアンダーコート層およびトリミング溝をオーバーコート層（第２保護膜）で被覆するように構成したチップ抵抗器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図７は上記特許文献１に開示された従来例に係るチップ抵抗器３０の断面図、図８は該チップ抵抗器３０に備えられる第２保護膜を省略して示す平面図であり、このチップ抵抗器３０は、セラミック等からなる直方体形状の絶縁基板３１と、絶縁基板３１の表面の長手方向両端部に設けられた一対の表面電極３２と、これら一対の表面電極３２に接続するように絶縁基板の表面に設けられた抵抗体３３と、この抵抗体３３を覆うように設けられた第１保護膜３４と、この第１保護膜３４とともに抵抗体３３に形成されたトリミング溝３５と、このトリミング溝３５を避けて第１保護膜３４の一部を覆うように設けられた一対の放熱電極３６と、これら放熱電極３６の一部と第１保護膜３４の残部を覆うように設けられた第２保護膜３７と、絶縁基板の裏面の長手方向両端部に設けられた一対の裏面電極３８と、表面電極３２と裏面電極３８を橋絡している一対の端面電極３９とによって主に構成されている。

表面電極３２と裏面電極３８はＡｇ−Ｐｄ等の導電性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、抵抗体３３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る。第１保護膜３４はガラスペーストを印刷して焼成させたものであり、この第１保護膜３４はトリミング溝３５を形成する前の抵抗体３３上に形成されている。トリミング溝３５は、抵抗体３３の長手方向の側辺から内部に向かって短手方向へ延びる第１切り込み部３５ａと、その終端から抵抗体３３の長手方向へ延びる第２切り込み部３５ｂとからなるＬカット形状であり、このトリミング溝３５によって抵抗体３３の抵抗値が調整される。一対の放熱電極３６はＡｇ系の導電性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、これら放熱電極３６の端部は対応する表面電極３２に接続されている。一方の放熱電極３６は平面視Ｌ字状に形成されており、この放熱電極３６はトリミング溝３５を避けて狭小部Ｙを覆っている。第２保護膜３７はエポキシ系等の樹脂ペーストを印刷して加熱硬化させたものであり、この第２保護膜３７はトリミング溝３５を形成した後に形成される。また、端面電極３９は絶縁基板の端面に導電性ペーストの塗布やスパッタにより形成されたものであり、その露出表面には図示せぬＮｉメッキ層と半田メッキ層が設けられている。

このように構成されたチップ抵抗器３０は、図示せぬ回路基板上に裏面電極３８を下向きにした状態で搭載され、この状態で端面電極３９をランドに半田付けすることによって回路基板上に面実装される。そして、このチップ抵抗器３０の動作状態において、抵抗体３３を流れる電流はトリミング溝３５の部分に流れず、トリミング溝３５によって狭くなった狭小部Ｙに流れるため、この狭小部Ｙが最も発熱する領域となる。その際、表面電極３２に接続する放熱電極３６が狭小部Ｙの一部に掛かっており、この放熱電極３６がトリミング溝３５の部分を覆わずに第１保護膜３４と第２保護膜３７との間に形成されているため、抵抗体３３において最も発熱する狭小部Ｙの放熱効果を高めることが可能となる。

特開２０１２−１９０９６５号公報

ところで、抵抗体３３において最も発熱する領域はトリミング溝３５によって狭くなった狭小部Ｙであるが、その中でもトリミング溝３５に隣接する箇所（第２切り込み部２５ｂの上方）の発熱が最大となる。しかしながら、特許文献１に開示された従来のチップ抵抗器３０では、トリミング溝３５に隣接する箇所を避けた位置で狭小部Ｙに形成する必要があるため、放熱効果が不十分になってしまうという問題がある。

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、その目的は、放熱性に優れた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、本発明のチップ抵抗器は、直方体形状の絶縁基板と、この絶縁基板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基板の表面に設けられた抵抗体と、この抵抗体を被覆する絶縁性の第１保護膜と、この第１保護膜とともに前記抵抗体に形成されたトリミング溝と、前記トリミング溝を覆うように設けられた絶縁層と、この絶縁層の上から前記第１保護膜の一部を覆うように設けられた放熱電極と、この放熱電極と前記第１保護膜の残部を被覆する絶縁性の第２保護膜とを備え、前記放熱電極が少なくとも一方の前記表面電極に接続されている構成とした。

このように構成されたチップ抵抗器では、抵抗体と第１保護膜に形成されたトリミング溝を絶縁層で覆うと共に、この絶縁層を含み第１保護膜上に形成した放熱電極が表面電極に接続されているため、抵抗体において最も発熱するトリミング溝周辺の熱が放熱電極に効率良く伝わり、放熱の効果を著しく高めることができる。

上記の構成において、第１保護膜と抵抗体に複数本のトリミング溝が形成されていると共に、放熱電極が、いずれか一方の表面電極に接続された第１の放熱電極と、いずれか他方の表面電極に接続された第２の放熱電極とからなり、これら第１および第２の放熱電極によって複数本のトリミング溝が個別に覆われていると、第１および第２の放熱電極の存在によって平面的な対称性が確保しやすくなり、高さ寸法のバランスが良いチップ抵抗器を実現することができる。

本発明のチップ抵抗器は、第１保護膜とともに抵抗体に形成されたトリミング溝が絶縁層で覆われており、この絶縁層を含んで第１保護膜上に形成した放熱電極が表面電極に接続されているため、抵抗体において最も発熱するトリミング溝周辺の熱が放熱電極に効率良く伝わり、放熱の効果を著しく高めることができる。

本発明の第１実施形態例に係るチップ抵抗器の平面図である。図１のII−II線に沿う断面図である。該チップ抵抗器の製造工程を示す説明図である。本発明の第２実施形態例に係るチップ抵抗器の平面図である。図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。該チップ抵抗器の製造工程を示す説明図である。従来例に係るチップ抵抗器の断面図である。該チップ抵抗器の要部を示す平面図である。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１と図２に示すように、本発明の第１実施形態例に係るチップ抵抗器１は、直方体形状の絶縁基板２と、この絶縁基板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３と、これら一対の表面電極３に接続するように絶縁基板２の表面に設けられた抵抗体４と、この抵抗体４を覆うように設けられた第１保護膜５と、この第１保護膜５とともに抵抗体４に形成されたＬカット形状のトリミング溝６と、このトリミング溝６を覆うように設けられた絶縁層７と、この絶縁層７の上から第１保護膜５の一部を覆うように設けられた放熱電極８と、この放熱電極８と第１保護膜５の残部を覆うように設けられた第２保護膜９と、絶縁基板２の裏面の長手方向両端部に設けられた一対の裏面電極１０と、絶縁基板２の長手方向両端面に設けられた一対の端面電極１１と、これら端面電極１１を覆う断面コ字状の外部電極１２とによって主に構成されている。

絶縁基板２はセラミック等からなり、この絶縁基板２は後述する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。表面電極３はＡｇ−Ｐｄ等のＡｇを主成分とするＡｇ系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、同じく裏面電極１０もＡｇ−Ｐｄ等のＡｇを主成分とするＡｇ系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４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４にトリミング溝６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る。第１保護膜５はガラスペーストをスクリーン印刷して焼成させたものであり、この第１保護膜５の表面にレーザを照射することによってトリミング溝６が形成される。なお、トリミング溝６の形状はＬカットに限定されるものではなく、例えば直線状に延びるプランジカットやダブルプランジカット、あるいはプランジカットを互い違いにしたサーペンタインカットなどでも良い。絶縁層７はガラスペーストをスクリーン印刷して焼成させたり、シリコンやエポキシ系の樹脂ペーストをスクリーン印刷して加熱硬化させたものであり、この絶縁層７によってトリミング溝６の形成部位だけでなく、トリミング溝６を形成することで狭くなった狭小部も被覆される。

放熱電極８はＡｇ粉を混入した樹脂ペーストをスクリーン印刷して加熱硬化させた樹脂銀からなり、この放熱電極８の一端側（図示右端）は一方の表面電極３に重なって接続されている。ただし、放熱電極８の他端側（図示左端）は他方の表面電極３と接続しておらず、両者間に露出する第１保護膜５と放熱電極８の大部分とが第２保護膜９によって覆われている。この第２保護膜９はエポキシ系の樹脂ペーストをスクリーン印刷して加熱硬化させたものであり、第２保護膜９はチップ抵抗器１の最外層に位置して抵抗体４を外部環境から保護する機能を有する。

端面電極１１は絶縁基板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、この端面電極１１は絶縁基板２に対する密着性が良いニクロム（Ｎｉ／Ｃｒ）からなる。外部電極１２は電解メッキによって形成されたものであり、バリヤー層となるニッケル（Ｎｉ）と、錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）や鉛フリーのＳｎ等からなる。

次に、このように構成されたチップ抵抗器１の製造工程について、図３を参照しながら説明する。

まず、絶縁基板２が多数個取りされる大判基板を準備する。この大判基板には予め１次分割溝と２次分割溝が格子状に設けられており、両分割溝によって区切られたマス目の１つ１つが１個分のチップ領域となる。図３には１個分のチップ領域に相当する大判基板２Ａが代表して示されているが、実際は多数個分のチップ領域に相当する大判基板に対して以下に説明する各工程が一括して行われる。

すなわち、図３（ａ）に示すように、この大判基板２Ａの表面にＡｇ−Ｐｄペーストをスクリーン印刷した後、これを乾燥・焼成して表面電極３を形成する。また、大判基板２Ａの裏面にＡｇ−Ｐｄペーストをスクリーン印刷した後、これを乾燥・焼成して裏面電極１０を形成する。なお、表面電極３と裏面電極１０はどちらを先に形成しても良いが、表面電極３と裏面電極１０とを同時に焼成すると、焼成工程を減らしてコストダウンを図ることが可能となる。

次に、大判基板２Ａの表面に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・焼成することにより、図３（ｂ）に示すように、長手方向の両端部が表面電極３に重なる抵抗体４を形成する。この後、抵抗体４を覆う領域にガラスペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成することにより、アンダーコート層に相当する第１保護膜５を形成する。第１保護膜５は次工程で照射されるレーザの熱で抵抗体４のトリミング溝６近傍が損傷しないようにするためのものである。

次に、第１保護膜５の表面にレーザを照射することにより、図３（ｃ）に示すように、第１保護膜５と抵抗体４にトリミング溝６を形成する。このトリミング溝６によって抵抗体４の抵抗値が調整され、第１保護膜５と抵抗体４にはトリミング溝６によって狭くなった狭小部Ｙができる。

次に、第１保護膜５の中央領域を短手方向に横切るようにガラスペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成することにより、図３（ｄ）に示すように、トリミング溝６を完全に覆う絶縁層７を形成する。その際、ガラスペーストの代わりにシリコンやエポキシ系の樹脂ペーストをスクリーン印刷し、これを加熱硬化して絶縁層７を形成するようにしても良い。

次に、一方の表面電極３（図示右側）から絶縁層７に至る領域にＡｇ樹脂ペーストをスクリーン印刷して加熱硬化することにより、図３（ｅ）に示すように、一端部が表面電極３に接続された放熱電極８を形成する。この放熱電極８によってトリミング溝６の形成部位だけでなく狭小部Ｙも被覆される。その際、他方の表面電極３（図示左側）の上面にも放熱電極８と接触しないようにＡｇ樹脂ペーストをスクリーン印刷し、これを加熱硬化して高さ調整用電極とすることにより、左右の電極部の高さを揃えるようにしても良い。

しかる後、他方の表面電極３（図示左側）と一方の表面電極３に重なる放熱電極８とを除いた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加熱硬化することにより、図３（ｆ）に示すように、オーバーコート層に相当する第２保護膜９を形成する。第２保護膜９は抵抗体４を外部環境から保護するためのものであり、放熱電極８の大部分と第１保護膜５は第２保護膜９によって被覆される。

ここまでの各工程は多数個取り用の大判基板２Ａに対する一括処理であるが、次なる工程では、大判基板２Ａを１次分割溝に沿って短冊状に分割するという１次ブレーク加工を行うことより、複数個分のチップ領域が設けられた図示せぬ短冊状基板を得る。

そして、次なる工程で、短冊状基板の分割面にＮｉ／Ｃｒをスパッタリングすることにより、裏面電極４と表面電極３とを橋絡する端面電極１１を形成した後、短冊状基板を２次分割溝に沿って分割するという２次ブレーク加工を行うことにより、チップ抵抗器１と同等の大きさの個片（チップ単体）を得る。

最後に、個片化された各チップ単体の絶縁基板２の長手方向両端部にバリヤー層となるＮｉと、Ｓｎ−ＰｂやＳｎ等の電解メッキを施すことにより、第２保護膜９から露出する表面電極３や放熱電極８を覆う断面コ字状の外部電極１２を形成することにより、図１と図２に示すようなチップ抵抗器１が得られる。

以上説明したように、第１実施形態例に係るチップ抵抗器１は、抵抗体４と第１保護膜５に形成されたトリミング溝６を絶縁層７で覆うと共に、この絶縁層７を含んで第１保護膜５上に形成した放熱電極８が一方の表面電極３に接続されているため、抵抗体４において最も発熱するトリミング溝６周辺の熱が放熱電極８に効率良く伝わり、放熱の効果を著しく高めることができる。また、このチップ抵抗器１は、絶縁基板２の長手方向両端部に外部電極１２を配置すると共に、これら外部電極１２間に第２保護膜９（オーバーコート層）を配置した構造であるため、通常のチップ抵抗器と外観や電極サイズが変わることはなく、汎用品のチップ抵抗器として取り扱うことが可能となる。

次に、図４〜図６に基づいて本発明の第２実施形態例に係るチップ抵抗器２０について説明する。なお、これらの図において、図１〜図３と対応する部分に同一符号を付すことにより、重複する説明を適宜省略することがある。

図４と図５に示すように、第２実施形態例に係るチップ抵抗器２０が前述した第１実施形態例と相違する点は、抵抗体４と第１保護膜５に２本のトリミング溝１３，１４が形成されていると共に、これらトリミング溝１３，１４が第１および第２の放熱電極１５，１６によって個別に覆われていることにあり、それ以外の構成は基本的に同じである。

２本のトリミング溝１３，１４は切り込み方向を互い違いにしたサーペンタインカットされているが、切り込み方向を同じくするダブルプランジカットでも良い。絶縁層７は両方のトリミング溝１３，１４の形成部位だけでなく、各トリミング溝１３，１４を形成することで狭くなった狭小部も被覆している。

第１の放熱電極１５は絶縁層７の上から一方のトリミング溝１３を覆うように設けられており、この第１の放熱電極１５は第１保護膜５の一部を覆って図示左側の表面電極３に重なっている。また、第２の放熱電極１６は絶縁層７の上から他方のトリミング溝１４を覆うように設けられており、この第２の放熱電極１６は第１保護膜５の一部を覆って図示右側の表面電極３に重なっている。第１および第２の放熱電極１５，１６は平面的に見ると対称形状をしており、これら両放熱電極１５，１６間に露出する絶縁層７と各表面電極３に重なる部分の放熱電極１５，１６とが第２保護膜９によって覆われている。

次に、このように構成されたチップ抵抗器２０の製造工程について、図６を参照しながら説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、大判基板２Ａの表面にＡｇ−Ｐｄペーストをスクリーン印刷した後、これを乾燥・焼成して表面電極３を形成する。また、大判基板２Ａの裏面にＡｇ−Ｐｄペーストをスクリーン印刷した後、これを乾燥・焼成して裏面電極１０を形成する。

次に、大判基板２Ａの表面に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焼成することにより、図６（ｂ）に示すように、長手方向の両端部が表面電極３に重なる抵抗体４を形成する。この後、抵抗体４を覆う領域に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、アンダーコート層に相当する第１保護膜５を形成する。

次に、第１保護膜５の表面にレーザを照射することにより、図６（ｃ）に示すように、第１保護膜５と抵抗体４に２本のトリミング溝１３，１４を形成する。これらトリミング溝１３，１４によって抵抗体４の抵抗値が調整され、第１保護膜５と抵抗体４の２箇所にはトリミング溝１３，１４によって狭くなった狭小部Ｙができる。

次に、第１保護膜５の中央領域を短手方向に横切るように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６（ｄ）に示すように、両トリミング溝１３，１４を完全に覆う絶縁層７を形成する。その際、ガラスペーストの代わりにシリコンやエポキシ系の樹脂ペーストをスクリーン印刷し、これを加熱硬化して絶縁層７を形成するようにしても良い。

次に、両表面電極３から絶縁層７の中央部に至る領域にそれぞれＡｇ樹脂ペーストをスクリーン印刷して加熱硬化することにより、図６（ｅ）に示すように、一端部が表面電極３に接続された第１の放熱電極１５と第２の放熱電極１６とを形成する。これら第１および第２の放熱電極１５，１６によってトリミング溝１３，１４の形成部位だけでなく２箇所の狭小部Ｙも被覆される。

しかる後、表面電極３に重なる部分の第１および第２の放熱電極１５，１６を除いて、両放熱電極１５，１６の大部分とその間に露出する絶縁層７上にエポキシ系の樹脂ペーストをスクリーン印刷して加熱硬化することにより、図６（ｆ）に示すように、オーバーコート層に相当する第２保護膜９を形成する。

ここまでの各工程が多数個取り用の大判基板２Ａに対する一括処理であり、以下、第１実施形態例と同様の工程によって端面電極１１と外部電極１２を形成することにより、図４と図５に示すようなチップ抵抗器１が得られる。

以上説明したように、第２実施形態例に係るチップ抵抗器２０は、第１保護膜５と抵抗体４に２本のトリミング溝１３，１４が形成されていると共に、これらトリミング溝１３，１４が第１および第２の放熱電極１５，１６によって個別に覆われているため、電極構造を含めて平面的な対称性が確保しやすくなり、高さ寸法のバランスが良いチップ抵抗器２０を実現することができる。

なお、第１保護膜５と抵抗体４に３本以上のトリミング溝を形成することも可能であり、例えば５本のトリミング溝を形成した場合は、そのうち２本のトリミング溝を第１放熱電極１５で被覆し、残り３本のトリミング溝を第２の放熱電極１６で被覆すれば良い。

１，２０チップ抵抗器
２絶縁基板
２Ａ大判基板
３表面電極
４抵抗体
５第１保護膜
６，１３，１４トリミング溝
７絶縁層
８放熱電極
９第２保護膜
１０裏面電極
１１端面電極
１２外部電極
１５第１の放熱電極
１６第２の放熱電極
Ｙ狭小部

Claims

直方体形状の絶縁基板と、この絶縁基板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基板の表面に設けられた抵抗体と、この抵抗体を被覆する絶縁性の第１保護膜と、この第１保護膜とともに前記抵抗体に形成されたトリミング溝と、前記トリミング溝を覆うように設けられた絶縁層と、この絶縁層の上から前記第１保護膜の一部を覆うように設けられた放熱電極と、この放熱電極と前記第１保護膜の残部を被覆する絶縁性の第２保護膜とを備え、前記放熱電極が少なくとも一方の前記表面電極に接続され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、前記第１保護膜と前記抵抗体に複数本の前記トリミング溝が形成されていると共に、前記放熱電極が、いずれか一方の前記表面電極に接続された第１の放熱電極と、いずれか他方の前記表面電極に接続された第２の放熱電極とからなり、これら第１および第２の放熱電極によって複数本の前記トリミング溝が個別に覆われていることを特徴とするチップ抵抗器。