JP2015095625A - 抵抗器及び抵抗器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱性に優れるとともに、製造時における抵抗体や接合部の劣化を抑制することができる抵抗器及びこの抵抗器の製造方法を提供する。【解決手段】セラミックス基板１１と、このセラミックス基板の一方の面に形成された抵抗体１２及び金属電極１３と、前記金属電極に接合された金属端子１４と、を備え、前記金属電極と前記金属端子とが固相拡散接合されていることを特徴とする。前記金属電極及び前記金属端子がＣｕからなり、Ａｇからなる接合材を介して前記金属電極と前記金属端子とが固相拡散接合されている構成とされても良い。【選択図】図１

Description

この発明は、セラミックス基板と、セラミックス基板の一方の面に形成された抵抗体及び金属電極と、前記金属電極に接合された金属端子とを備えた抵抗器、及びこの抵抗器の製造方法に関するものである。

一般に、電子回路部品の一つとして、セラミックス基板の一方の面に形成された抵抗体と、この抵抗体に接合された金属端子と、を備えた抵抗器が広く使用されている。この抵抗器においては、電流が流されることによって発熱することから、発生した熱を効率的に放散するために放熱板（ヒートシンク）を備えたものが提案されている。

例えば、特許文献１には、セラミックス基板に活性金属法によって金属端子が接合され、この金属端子の接合部に抵抗体を形成した構造の抵抗器が提案されている。
また、特許文献２には、セラミックス基板の上に抵抗体と金属電極とを形成し、金属電極と金属端子とをはんだ接合した構造の抵抗器が提案されている。
さらに、例えば特許文献３には、絶縁層を備えたシリコン基板と放熱板（ヒートシンク）とをはんだ接合した抵抗器が提案されている。

特開平０２−２３８６０１号公報 特開２００５−１０１１７８号公報 特開平０８−３０６８６１号公報

ところで、特許文献１に記載されたように、セラミックス基板と金属端子とをＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ等のろう材を用いた活性金属法で接合する場合には、接合温度が例えば８５０℃と比較的高温であることから、接合時に抵抗体が熱劣化してしまう問題があった。また、セラミックス基板と金属端子とを接合した後に、金属端子の接合部に抵抗体を形成する場合でも、ろう材の接合温度が高いためセラミックス基板と金属端子との接合部において大きな残留応力が発生する問題があった。

また、最近では、上述した抵抗器は、大電流が流される用途に用いられ、抵抗体が発熱して１５０℃以上の高温になることがある。特許文献２に記載されたように、セラミックス基板の上に抵抗体と金属電極とを形成し、金属電極と金属端子とをはんだ接合した場合や、特許文献３に記載されたように、シリコン基板とヒートシンクとをはんだ接合した場合に、上述したように抵抗体が高温になると、はんだ材が劣化して十分な接合強度を確保できず、金属電極と金属端子との接合やシリコン基板とヒートシンクとの接合を維持できなくなるおそれがあった。

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、耐熱性に優れるとともに、製造時における抵抗体や接合部の劣化を抑制することができる抵抗器及びこの抵抗器の製造方法を提供することを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明の抵抗器は、セラミックス基板と、このセラミックス基板の一方の面に形成された抵抗体及び金属電極と、前記金属電極に接合された金属端子と、を備え、前記金属電極と前記金属端子とが固相拡散接合されていることを特徴としている。

本発明の抵抗器によれば、金属電極と金属端子とが固相拡散接合されているので、金属電極と金属端子とを良好に接合し、接合信頼性を向上できる。また、はんだ材を用いることなく、固相拡散接合により金属電極と金属端子とが接合されているので、抵抗体が発熱して高温となっても、接合強度を十分に維持することができ、耐熱性に優れる。さらに、固相拡散接合は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系のろう材の接合温度と比較して低温で行うことができるので、製造時における抵抗体や接合部の劣化を抑制することができる。

また、本発明の抵抗器において、前記金属電極及び前記金属端子がＣｕからなり、Ａｇからなる接合材を介して前記金属電極と前記金属端子とが固相拡散接合されている構成とされても良い。
この場合、Ｃｕからなる金属電極及び金属端子が、Ａｇからなる接合材を介して固相拡散接合されているので、金属電極と金属端子を良好に接合することができる。
また、ＣｕとＡｇとの固相拡散接合の温度は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系のろう材の接合温度と比較して低いので、接合時における抵抗体の熱劣化を抑制可能となる。また、このように比較的低温で接合することにより、金属電極と金属端子との接合部に生じる残留応力を低減することもできる。

また、本発明の抵抗器において、前記金属電極及び前記金属端子がＡｇからなり、Ｃｕからなる接合材を介して前記金属電極と前記金属端子とが固相拡散接合されている構成とされても良い。
この場合、Ａｇからなる金属電極及び金属端子が、Ｃｕからなる接合材を介して固相拡散接合されているので、金属電極と金属端子を良好に接合することができる。
また、ＡｇとＣｕとの固相拡散接合の温度は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系のろう材の接合温度と比較して低いので、接合時における抵抗体の熱劣化を抑制可能となる。また、このように比較的低温で接合することにより、金属電極と金属端子との接合部に生じる残留応力を低減することもできる。

また、本発明の抵抗器において、前記金属電極及び前記金属端子のいずれか一方がＡｇからなり、前記金属電極及び前記金属端子のいずれか他方がＣｕからなる構成とされても良い。
この場合、金属電極及び金属端子のいずれか一方がＡｇからなり、金属電極及び金属端子のいずれか他方がＣｕからなるので、金属電極と金属端子とを比較的低温で固相拡散接合することができ、金属電極と金属端子とを良好に接合することが可能となる。

また、本発明の抵抗器において、前記セラミックス基板の他方の面側に接合されたヒートシンクを備える構成とされても良い。
この場合、セラミックス基板の他方の面側にヒートシンクが接合されているので、抵抗体から発生する熱を効率的にヒートシンクから外部へ放散することができ、抵抗器の信頼性を向上させることが可能である。

上述の抵抗器において、前記セラミックス基板と前記ヒートシンクとの間に形成された緩衝層を備える構成とされても良い。
この場合、セラミックス基板とヒートシンクとの間に緩衝層が形成されているので、抵抗体に冷熱サイクルが負荷された際に、セラミックス基板とヒートシンクとの間に生じる熱応力を緩衝層によって緩和し、セラミックス基板に割れが発生することを抑制できる。

本発明の抵抗器の製造方法は、前記金属電極及び前記金属端子がＣｕからなり、Ａｇからなる接合材を介して前記金属電極と前記金属端子とが固相拡散接合されている抵抗器を製造する抵抗器の製造方法であって、前記接合材が、Ａｇ箔、Ａｇ粉末、及び酸化Ａｇと還元剤とを含有するペーストのいずれかからなり、前記金属電極と前記金属端子とを前記接合材を介して積層し、前記金属電極、前記接合材、及び前記金属端子との積層方向に加圧力を負荷した状態で加熱処理を行うことによって固相拡散接合することを特徴としている。
この場合、Ｃｕからなる金属電極と金属端子との間に、接合材としてＡｇ箔、Ａｇ粉末、及び酸化Ａｇと還元剤とを含有するペーストを介在させて、積層方向に加圧して加熱処理を行い固相拡散接合するので、Ｃｕからなる金属電極と金属端子とが、Ａｇからなる接合材とそれぞれ固相拡散接合され、金属電極と金属端子とを確実に接合することができる。

また、本発明の抵抗器の製造方法は、前記金属電極及び前記金属端子のいずれか一方がＡｇからなり、前記金属電極及び前記金属端子のいずれか他方がＣｕからなる抵抗器を製造する抵抗器の製造方法であって、前記金属電極と前記金属端子とを積層し、前記金属電極と前記金属端子とを積層方向に加圧した状態で加熱処理を行うことによって、前記金属電極と前記金属端子とを直接固相拡散接合する構成とされても良い。
この場合、金属電極及び金属端子のいずれか一方がＡｇからなり、金属電極及び金属端子のいずれか他方がＣｕからなり、金属電極と金属端子とを積層し、金属電極と金属端子とを積層方向に加圧した状態で加熱処理を行うことにより直接固相拡散接合するので、金属電極と金属端子とを直接接合することができる。

また、本発明の抵抗器の製造方法は、前記金属電極及び前記金属端子のいずれか一方がＡｇからなり、前記金属電極及び前記金属端子のいずれか他方がＣｕからなる抵抗器を製造する抵抗器の製造方法であって、Ａｇ箔、Ａｇ粉末、及び酸化Ａｇと還元剤とを含有するペーストのいずれかからなる接合材を介して前記金属電極と前記金属端子とを積層し、前記金属電極、前記接合材、及び前記金属端子の積層方向に加圧力を負荷した状態で加熱処理を行うことによって固相拡散接合する構成とされても良い。
この場合、金属電極及び金属端子のいずれか一方がＡｇからなり、金属電極及び金属端子のいずれか他方がＣｕからなり、Ａｇ箔、Ａｇ粉末、及び酸化Ａｇと還元剤とを含有するペーストのいずれかからなる接合材を介して金属電極と金属端子とを積層し、積層方向に加圧して加熱処理を行い固相拡散接合するので、金属電極と金属端子とを確実に接合することができる。

また、本発明の抵抗器の製造方法は、前記セラミックス基板の他方の面に接合されたヒートシンクを備えた抵抗器を製造する抵抗器の製造方法であって、前記金属電極と前記金属端子との固相拡散接合と、前記セラミックス基板と前記ヒートシンクの接合と、が同時に行われている構成とされても良い。
この場合、金属電極と金属端子の固相拡散接合と、セラミックス基板とヒートシンクとの接合が同時に行われるので、セラミックス基板及び抵抗体の熱負荷を低減することができるとともに、製造工程を簡略化して製造コストを低減できる。

本発明によれば、耐熱性に優れるとともに、製造時における抵抗体や接合部の劣化を抑制することができる抵抗器及びこの抵抗器の製造方法を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る抵抗器の概略説明図である。 第一実施形態に係る抵抗器の製造方法のフロー図である。 第一実施形態に係る抵抗器の製造方法の概略説明図である。 本発明の第二実施形態に係る抵抗器の概略説明図である。 第二実施形態に係る抵抗器の製造方法のフロー図である。 第二実施形態に係る抵抗器の製造方法の概略説明図である。 本発明の他の実施形態に係る抵抗器の概略説明図である。 本発明の他の実施形態に係る抵抗器の製造方法の概略説明図である。

（第一実施形態）
以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。まず、本発明の第一実施形態について説明する。
本発明の実施形態に係る抵抗器１は、図１に示すように、セラミックス基板１１と、このセラミックス基板１１の一方の面に形成された抵抗体１２及び金属電極１３と、金属電極１３に接合された金属端子１４とを備えている。本実施形態において、抵抗器１は、セラミックス基板１１の他方の面に接合された放熱板３１（ヒートシンク）を備えており、この放熱板３１が、耐熱グリース４２を介して冷却器４１にネジ４３で締結されている。

セラミックス基板１１は、抵抗体１２及び金属電極１３と、放熱板３１との電気的接続を防止するものであり、第一実施形態においては、絶縁性の高いＡｌＮ（窒化アルミ）で構成されている。また、ＡｌＮからなるセラミックス基板１１の厚さは、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の範囲内に設定されており、第一実施形態では、０．６３５ｍｍに設定されている。

抵抗体１２は、抵抗器１に電流が流れた際に抵抗として機能させるためのものであり、例えばＴａ−Ｓｉ系薄膜抵抗体やＲｕＯ_２厚膜抵抗体等によって構成される。抵抗体１２は、第一実施形態においては、Ｔａ−Ｓｉ系薄膜抵抗体によって構成され、厚さが０．５μｍとされている。

金属電極１３は、抵抗体１２に設けられた電極であり、第一実施形態においては、Ｃｕによって構成されている。また、金属電極１３の厚さは、１μｍ以上３μｍ以下とされており、第一実施形態においては、１．６μｍとされている。なお、本実施形態において、Ｃｕは、純ＣｕやＣｕ合金を含むものとする。

金属端子１４は、金属電極１３に電気的に接続された端子であり、第一実施形態においては、金属電極１３と同様にＣｕによって構成されている。また、金属端子１４の厚さは、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とされており、第一実施形態においては、０．２ｍｍとされている。
そして、これらの金属電極１３と金属端子１４とが、接合層１５を介して接合されている。

接合層１５は、Ａｇからなる接合材２５を介して金属電極１３と金属端子１４とを固相拡散接合する際に、金属電極１３と金属端子１４との接合界面に形成される層である。接合層１５の厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下であることが望ましい。
金属端子１４、金属電極１３、及び接合層１５は導電性が良好であり、電流が金属端子１４から抵抗体１２に流れるようになっている。

放熱板３１（ヒートシンク）は、抵抗体１２から発生する熱を逃がすためのものであり、熱伝導性が良好な材質で構成されることが望ましく、本実施形態においては、Ａ６０６３合金（Ａｌ合金）で構成されている。
冷却器４１は、放熱板３１に取付けられ、放熱板３１を冷却するためのものである。
耐熱グリース４２は、これらの放熱板３１と冷却器４１との間に介在されており、放熱板３１と冷却器４１との隙間を埋めて放熱板３１からの熱が冷却器４１側へ効率的に伝達されるようになっている。

次に、本実施形態に係る抵抗器１の製造方法について図２及び図３を参照して説明する。
まず、図３に示すように、セラミックス基板１１の一方の面に、例えばスパッタリング法を用いてＴａ−Ｓｉ系薄膜からなる抵抗体１２を形成する（抵抗体形成工程Ｓ０１）。
次いで、セラミックス基板１１の一方の面における所定の位置に、例えばスパッタリング法を用いてＣｕからなる金属電極１３を形成する（金属電極形成工程Ｓ０２）。

次に、金属電極１３上に、Ａｇからなる接合材２５を積層し、さらに接合材２５上にＣｕからなる金属端子１４を積層する。すなわち、金属電極１３上に、接合材２５を介して金属端子１４を積層する。なお、本実施形態において、接合材２５（Ａｇ箔）を構成するＡｇは、純ＡｇやＡｇ合金を含むものとする。
Ａｇからなる接合材２５としては、例えば、厚さ５μｍ〜２００μｍのＡｇ箔を用いることができる。
本実施形態では接合材２５として厚さ２０μｍのＡｇ箔を用いた。
また、セラミックス基板１１の他方の面には、ろう材箔２６を介して、アルミニウム合金（Ａ６０６３）からなる放熱板３１を積層する（接合材、金属端子及び放熱板積層工程Ｓ０３）。
ろう材箔２６としては厚さ１０μｍ〜３５μｍのＡｌ−Ｓｉ系ろう材箔、Ａｌ−Ｇｅ系ろう材箔等が用いられる。
本実施形態ではろう材箔２６として厚さ２０μｍのＡｌ−Ｓｉ系ろう材箔を用いた。

次いで、セラミックス基板１１、金属電極１３、接合材２５、金属端子１４、及び放熱板３１の積層方向に加圧して真空加熱炉の中に装入する。本実施形態においては、積層方向に１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上３５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下の加圧力を負荷し、真空加熱炉の加熱温度を６４０℃以上６５０℃以下に設定し、１０分以上９０分以下保持する。このとき、金属電極１３と金属端子１４とが接合材２５を介して固相拡散接合され、金属電極１３と金属端子１４が接合層１５を介して接合される。また、セラミックス基板１１の他方の面には、セラミックス基板１１と放熱板３１とが溶融したＡｌ−Ｓｉ系のろう材箔２６によって接合される（金属端子及び放熱板接合工程Ｓ０４）。すなわち、本実施形態においては、金属電極１３と金属端子１４との接合と、セラミックス基板１１と放熱板３１との接合と、が同時に行われる。
なお、本実施形態においては、金属電極１３、接合材２５、及び金属端子１４の接合される面は平滑とされている。

次に、放熱板３１の下面に耐熱グリース４２を塗布して冷却器４１を積層し、ネジ４３によって締結して放熱板３１と冷却器４１とを接合する（冷却器接合工程Ｓ０５）。
以上のようにして本実施形態に係る抵抗器１が製造される。

以上のような構成とされた本実施形態に係る抵抗器１によれば、Ｃｕからなる金属電極１３と金属端子１４とがＡｇからなる接合材２５を介して固相拡散接合されているので、金属電極１３と金属端子１４とを良好に接合し、接合信頼性を向上できる。また、はんだ材を用いることなく、固相拡散接合により金属電極１３と金属端子１４とが接合されているので、抵抗体１２が発熱して高温となっても、接合強度を十分に維持することができ耐熱性に優れる。

また、上述の固相拡散接合の接合温度は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系のろう材の接合温度と比較して低温で接合することができるので、製造時における抵抗体１２の熱劣化を抑制可能となる。さらに、比較的低温で接合することにより、金属電極１３と金属端子１４との接合部に生じる残留応力を低減することもできる。

また、本実施形態においては、金属電極１３と金属端子１４との固相拡散接合と、セラミックス基板１１と放熱板３１との接合と、が同時に行われる構成とされているので、セラミックス基板１１及び抵抗体１２の熱負荷を低減することができるとともに、製造工程を簡略化し、製造コストを低減することができる。

また、ＡｌＮからなるセラミックス基板１１の厚さは０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満とされているので、抵抗体１２の発熱回数が多くてもセラミックス基板１１に割れが発生することを抑制できる。
さらに、Ｃｕからなる金属端子１４の厚さが０．１ｍｍ以上とされているので、端子としての強度を十分に確保するとともに比較的大きな電流を流すことができる。また、金属端子１４の厚さが０．３ｍｍ以下とされているので、抵抗体１２の発熱回数が多くてもセラミックス基板１１に割れが発生することを抑制できる。

また、Ａｇからなる接合材２５を介してＣｕからなる金属電極１３と金属端子１４とを接合する際に積層方向に１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上３５ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧されて６４０℃以上６５０℃以下で加熱処理を行うことにより固相拡散接合されているので、ＡｇとＣｕとの液相が生じて接合界面にコブが生じたり、厚みが変動したりすることを抑制して接合材２５を介して金属電極１３と金属端子１４とを良好に接合することができる。

固相拡散接合時の加圧力が１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の場合、接合界面に隙間が生じることを抑制して、接合材２５を介して金属電極１３と金属端子１４とを十分に接合することができる。また、固相拡散接合時の加圧力が３５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下の場合、セラミックス基板１１に割れが発生することを抑制できる。

固相拡散接合する際の温度が６４０℃以上６５０℃以下の場合には、セラミックス基板１１の他方の面にＡｌ−Ｓｉ系のろう材箔２６を介して放熱板３１を接合することができ、金属電極１３と金属端子１４との接合と、セラミックス基板１１と放熱板３１との接合とを同時に行うことができる。

また、固相拡散接合する際に、接合される面に傷がある場合、固相拡散接合時に隙間が生じることがあるが、金属電極１３、接合材２５、金属端子１４の接合されるそれぞれの面は、予め当該面が平滑にされているので、接合界面に隙間が生じることを抑制して接合することが可能である。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
本発明の第二実施形態に係る抵抗器１０１は、図４に示すように、セラミックス基板１１１と、このセラミックス基板１１１の一方の面に形成された抵抗体１１２及び金属電極１１３と、金属電極１１３に接合された金属端子１１４とを備えている。第二実施形態において、抵抗器１０１は、セラミックス基板１１１の他方の面に接合された放熱板１３１（ヒートシンク）を備えており、この放熱板１３１が、断熱材１４２を介して冷却器１４１にネジ１４３で締結されている。

セラミックス基板１１１は、抵抗体１１２及び金属電極１１３と、放熱板１３１との電気的接続を防止するものであり、第二実施形態においては、アルミナで構成されている。また、アルミナからなるセラミックス基板１１１の厚さは、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の範囲内に設定されており、第二実施形態では、０．３８ｍｍに設定されている。

抵抗体１１２は、抵抗器１０１に電流が流れた際に抵抗として機能させるためのものである。第二実施形態において、抵抗体１１２は、ＲｕＯ_２の厚膜抵抗体によって構成されている。また、抵抗体１１２の厚さが５μｍ以上１０μｍ以下とされており、具体的には７μｍとされている。

金属電極１１３は、抵抗体１１２に設けられた電極であり、第二実施形態においては、Ａｇによって構成されている。また、金属電極１１３の厚さは、５μｍ以上１０μｍ以下とされており、第二実施形態においては、７μｍとされている。なお、本実施形態において、Ａｇは、純ＡｇやＡｇ合金を含むものとする。
金属端子１１４は、金属電極１１３に電気的に接続された端子であり、第二実施形態においては、Ｃｕによって構成されている。また、金属端子１１４の厚さは、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とされており、第二実施形態においては、０．２ｍｍとされている。なお、本実施形態において、Ｃｕは、純ＣｕやＣｕ合金を含むものとする。
第一実施形態では、これらの金属電極１３と金属端子１４とが接合材２５を介して固相拡散接合される場合について説明したが、第二実施形態では、金属電極１１３と金属端子１１４とが直接固相拡散接合されている。

放熱板１３１（ヒートシンク）は、抵抗体１１２から発生する熱を逃がすためのものであり、熱伝導性が良好な材質で構成されることが望ましく、本実施形態においては、Ａ６０６３合金（Ａｌ合金）で構成されている。この放熱板１３１には、放熱板１３１の下面から下方に延在するフィン１３２が形成されている。
冷却器１４１は、放熱板１３１に取付けられ、放熱板１３１を冷却するためのものである。

次に、本実施形態に係る抵抗器１０１の製造方法について図５及び図６を参照して説明する。
まず、図６に示すように、セラミックス基板１１１の一方の面における所定の位置に、厚膜印刷法を用いてＡｇペーストを印刷、乾燥し、その後８５０℃で焼成することでＡｇからなる金属電極１１３を形成する（金属電極形成工程Ｓ１２）。
次いで、セラミックス基板１１１の一方の面に、厚膜印刷法を用いてＲｕＯ_２ペーストを印刷、乾燥し、その後８５０℃で焼成することでＲｕＯ_２からなる厚膜抵抗体１１２を形成する（抵抗体形成工程Ｓ１１）。
次に、金属電極１１３上に、Ｃｕからなる金属端子１１４を積層する。また、セラミックス基板１１１の他方の面には、ろう材箔１２６を介して、Ａ６０６３からなる放熱板１３１を積層する（金属端子及び放熱板積層工程Ｓ１３）。
ろう材箔１２６としては厚さ１０μｍ〜３５μｍのＡｌ−Ｓｉ系ろう材箔、Ａｌ−Ｇｅ系ろう材箔等が用いられる。
本実施形態ではろう材箔１２６として厚さ２０μｍのＡｌ−Ｓｉ系ろう材箔を用いた。

次いで、セラミックス基板１１１、金属電極１１３、金属端子１１４、及び放熱板１３１の積層方向に加圧して真空加熱炉の中に装入する。本実施形態においては、積層方向に１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上３５ｋｇｆ／ｃｍ^２の加圧力を負荷し、真空加熱炉の加熱温度を６４０℃以上６５０℃未満に設定し、１０分以上９０分以下保持する。このとき、金属電極１１３と金属端子１１４とが固相拡散接合される。また、セラミックス基板１１１の他方の面には、セラミックス基板１１１と放熱板１３１とが溶融したＡｌ−Ｓｉ系のろう材箔１２６によって接合される（金属端子及び放熱板接合工程Ｓ１４）。すなわち、本実施形態においては、金属端子１１４の接合と放熱板１３１の接合が同時に行われる。
なお、本実施形態においては、金属電極１１３及び金属端子１１４の接合される面はそれぞれ平滑とされている。

次に、断熱材１４２を介して放熱板１３１と冷却器１４１を積層してネジ１４３によって締結し、放熱板１３１と冷却器１４１とを接合する（冷却器接合工程Ｓ１５）。
以上のようにして第二実施形態に係る抵抗器１０１が製造される。

以上のような構成とされた本実施形態に係る抵抗器１０１によれば、Ａｇからなる金属電極１１３とＣｕからなる金属端子１１４とが直接固相拡散接合されているので、耐熱性に優れるとともに、製造時における抵抗体や接合部の劣化を抑制することができる。
また、アルミナからなるセラミックス基板１１１の厚さは０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ未満とされているので、抵抗体１１２の発熱回数が多くてもセラミックス基板１１１に割れが発生することを抑制できる。

また、Ａｇからなる金属電極１１３とＣｕからなる金属端子１１４とを接合する際に積層方向に１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上３５ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧されて６４０℃以上６５０℃以下で加熱処理を行うことにより固相拡散接合されているので、ＡｇとＣｕとの液相が生じて接合界面にコブが生じたり、厚みが変動したりすることを抑制して接合材を介して金属電極１１３と金属端子１１４とを良好に接合することができる。また、上述の温度範囲では、セラミックス基板１１１の他方の面に放熱板１３１をろう材箔１２６を介して接合することができるため、金属電極１１３と金属端子１１４との接合と、セラミックス基板１１と放熱板１３１との接合と、を同時に行うことが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

なお、第一実施形態において、抵抗器は、セラミックス基板の他方の面に接合された放熱板（ヒートシンク）を備える場合について説明したが、図７に示すように、抵抗器２０１が、セラミックス基板１１の他方の面に接合された緩衝層２１６と、この緩衝層２１６のうちセラミックス基板１１が接合された面と反対側の面に接合された放熱板３１（ヒートシンク）とを備える構成とされても良い。すなわち、抵抗器２０１が、セラミックス基板１１の他方の面側に接合された放熱板３１と、セラミックス基板１１と放熱板３１との間に形成された緩衝層２１６とを備える構成とされても良い。
ここで、緩衝層２１６は、Ａｌ又はＡｌ合金で構成されている。また、緩衝層２１６は、純度９９．９％以上のＡｌ（３ＮＡｌ）で構成されることが好ましく、純度９９．９９％以上のＡｌ（４ＮＡｌ）で構成されることがより好ましい。

この抵抗器２０１は、次のようにして製造される。まず、セラミックス基板１１の一方の面に、上記の実施形態と同様にして抵抗体１２及び金属電極１３を形成する。そして、例えば図８に示すように、金属電極１３上に接合材２５を介して金属端子１４を積層する。また、セラミックス基板１１の他方の面には、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔２２７を介して、Ａｌ板２２６を積層し、さらにＡｌ−Ｓｉ系のろう材箔２６を介して放熱板３１を積層する。そして、積層方向に、加圧しながら加熱することにより、金属電極１３上に接合層１５を介して金属端子１４が接合され、セラミックス基板１１の他方の面には、Ａｌ板２２６を接合して緩衝層２１６が形成され、この緩衝層２１６のうちセラミックス基板１１が接合された面と反対側の面に放熱板３１が接合される。ここで、ろう材箔２６、２２７としては、Ａｌ−Ｓｉろう材、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材などを用いることができる。次いで、上記の実施形態と同様にして、冷却器４１を接合することにより、抵抗器２０１が製造される。

上述のような構成とされた抵抗器２０１によれば、セラミックス基板１１と放熱板３１との間に緩衝層２１６が形成されているので、抵抗器２０１に冷熱サイクルが負荷された際に、セラミックス基板１１と放熱板３１との間に生じる熱応力を緩衝層２１６によって緩和し、セラミックス基板１１に割れが発生することを抑制できる。

なお、第一実施形態においては、Ｃｕからなる金属電極及び金属端子がＡｇからなる接合材を介して固相拡散接合される場合について説明したが、Ａｇからなる金属電極及び金属端子がＣｕからなる接合材（Ｃｕ箔）を介して固相拡散接合される構成とされても良い。

また、第二実施形態においては、Ａｇからなる金属電極とＣｕからなる金属端子とが固相拡散接合される場合について説明したが、Ｃｕからなる金属電極とＡｇからなる金属端子とが固相拡散接合される構成とされても良い。また、Ａｇからなる金属電極とＣｕからなる金属端子との間にＡｇからなる接合材が介され固相拡散接合される構成とされても良い。また、Ｃｕからなる金属電極とＡｇからなる金属端子との間にＡｇからなる接合材が介され固相拡散接合される構成とされても良い。

また、上記実施の形態では、接合材としてＡｇ箔を用いる場合について説明したが、Ａｇ箔に代えて、Ａｇ粉末や酸化Ａｇと還元剤とを含有するペーストを用いても良い。この場合においても、上記実施形態で説明したように金属電極と金属端子とを接合材を介して固相拡散接合することができる。

また、上記実施の形態では、金属電極と金属端子との接合と、セラミックス基板と放熱板との接合を同時に行う場合について説明したが、別々に接合されても良い。この場合、金属電極と金属端子との固相拡散接合の温度は、３５０℃以上７７９℃以下の範囲に設定すれば良い。
また、上記実施の形態では、セラミックス基板の一方の面に抵抗体を形成した後に、金属電極を形成する場合について説明したが、金属電極を形成した後に抵抗体を形成する構成とされても良い。

また、上記実施の形態では、セラミックス基板が、ＡｌＮ又はアルミナで構成される場合について説明したが、セラミックス基板が強化アルミナやＳｉ_３Ｎ_４で構成されていても良い。セラミックス基板を強化アルミナ又はＳｉ_３Ｎ_４で構成した場合には、セラミックス基板の厚さが、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の範囲に設定されることが好ましい。

上記実施の形態では、セラミックス基板の他方の面にヒートシンクとして、放熱板を接合する場合について説明したが、放熱板（ヒートシンク）は接合されていなくても良い。また、セラミックス基板の他方の面に、放熱板を接合せず冷却器のみをヒートシンクとして接合する構成としても良い。
また、上記実施の形態では、ヒートシンクがＡ６０６３（Ａｌ合金）からなる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、純Ａｌや他のＡｌ合金からなる構成とされても良い。

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
（本発明例１）
ＡｌＮからなるセラミックス基板（１５ｍｍ×１１ｍｍ×０．６３５ｍｍｔ）の一方の面に、スパッタリング法を用いてＴａ−Ｓｉ系の抵抗体（１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５μｍ）を形成した。さらに、スパッタリング法を用いて、セラミックス基板の一方の面の所定の位置に、スパッタリング法を用いてＣｒからなる下地層を形成し、この下地層上にスパッタリング法を用いてＣｕからなる金属電極（厚さ：１．６μｍ）を形成した。
次いで、金属電極上にＡｇからなるＡｇ箔（厚さ：２０μｍ）を積層し、さらにＡｇ箔上にＣｕからなる金属端子（厚さ：０．２ｍｍ）を積層した。また、セラミックス基板の他方の面には、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材箔を介して、Ａ１０５０材からなる放熱板（２０ｍｍ×１３ｍｍ×３ｍｍｔ）を積層した。そして、積層方向に９ｋｇｆ／ｃｍ^２の加圧力を負荷し、真空雰囲気において、６４５℃で３０分保持して、Ａｇ箔を介して金属電極と金属端子とを接合するとともに、セラミックス基板と放熱板とを接合した。さらに、放熱板を冷却器にネジによって締結し、本発明例１の抵抗器を製造した。

（本発明例２）
アルミナからなるセラミックス基板（１５ｍｍ×１１ｍｍ×０．３８ｍｍｔ）の一方の面に、厚膜印刷法を用いて、セラミックス基板の一方の面の所定の位置に、Ａｇペーストをを印刷、乾燥し、その後８５０℃で焼成することで厚膜金属電極（厚さ：７μｍ）形成した。さらに、厚膜印刷用ＲｕＯ_２ペーストを印刷、乾燥し、その後８５０℃で焼成することでＲｕＯ_２からなる抵抗体（１０ｍｍ×１０ｍｍ×７μｍｔ）を形成した。
次いで、金属電極上にＣｕからなる金属端子（厚さ：０．２ｍｍ）を積層した。また、セラミックス基板の他方の面には、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材箔を介して、Ａ１０５０材からなりフィンを有する放熱板（２０ｍｍ×１３ｍｍ×３ｍｍｔ）を積層した。そして、積層方向に９ｋｇｆ／ｃｍ^２の加圧力を負荷し、真空雰囲気において、６４５℃で３０分保持して、金属電極と金属端子とを接合するとともに、セラミックス基板と放熱板とを接合した。さらに、放熱板を冷却器にネジによって締結し、本発明例２の抵抗器を製造した。

（従来例１）
ＡｌＮからなるセラミックス基板（１５ｍｍ×１１ｍｍ×０．６３５ｍｍｔ）の一方の面に、スパッタリング法を用いてＴａ−Ｓｉ系からなる抵抗体（１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５μｍｔ）を形成した。さらに、スパッタリング法を用いて、セラミックス基板の一方の面の所定の位置に、Ｃｕからなる金属電極（厚さ：１．６μｍ）を形成した。
次いで、金属電極上に、はんだ材（Ｓｎ−Ａｇはんだ）を用いて金属端子（厚さ：０．２ｍｍ）を２２０℃で接合した。また、セラミックス基板の他方の面にも、はんだ材を用いてＡ１０５０材からなる放熱板を２２０℃で接合した。なお、放熱板のはんだ接合は、放熱板にＮｉめっきを施した後に行った。さらに、放熱板を冷却器にネジによって締結し、従来例１の抵抗器を製造した。

以上のようにして製造された抵抗器に対して、以下に説明する耐熱試験を実施し、耐熱性の評価を行った。
（耐熱試験）
抵抗器の金属端子を電源に接続して３００Ｖ〜５００Ｖの電圧を印加し、抵抗体の表面温度を赤外線放射温度計で測定し、抵抗体の表面温度が所定の温度となったら、この温度で５分間保持した後、電源を切る。そして、抵抗体の表面温度が３０℃まで低下したら、前述の電圧印加の操作を再度行う。この操作を繰り返して、抵抗体を５回発熱させる耐熱試験を実施した。なお、上述の所定の温度は、１５０℃、３００℃、５００℃に設定した。

（耐熱性の評価）
耐熱試験後の抵抗器において、金属電極と金属端子との接合部の接合強度の低下、及びセラミックス基板と放熱板との接合部の接合強度の低下が確認されない場合を「◎」と評価した。また、接合強度の低下が初期値より３０％以内であった場合を「○」と評価した。また、金属端子及び放熱板が耐熱試験中に接合部から外れた場合を「×」と評価した。この評価の結果を表１に示す。
接合強度の測定は、耐熱試験後の抵抗器を保持して、金属端子を水平に引張ることで測定した。またセラミックス基板と放熱板の接合強度は、適当な形状に切断した後、放熱板部分を保持して、界面でのシェア強度を測定した。

表１に示すように、本発明例１及び本発明例２の抵抗器においては、１５０℃、３００℃、５００℃の耐熱試験においても、接合強度の低下が確認されず、耐熱性が良好であることが確認された。
一方、従来例１の抵抗器においては、３００℃の耐熱試験では、はんだ材の一部が溶融し、接合強度の低下が確認された。また、５００℃の耐熱試験では、はんだ材が溶融し、金属端子及び放熱板が接合部から外れた。

１、１０１、２０１ 抵抗器
１１、１１１ セラミックス基板
１２、１１２ 抵抗体
１３、１１３ 金属電極
１４、１１４ 金属端子
２５ 接合材
３１、１３１ 放熱板（ヒートシンク）
２１６ 緩衝層

Claims (10)

1. セラミックス基板と、このセラミックス基板の一方の面に形成された抵抗体及び金属電極と、前記金属電極に接合された金属端子と、を備え、
   前記金属電極と前記金属端子とが固相拡散接合されていることを特徴とする抵抗器。
2. 前記金属電極及び前記金属端子がＣｕからなり、
   Ａｇからなる接合材を介して前記金属電極と前記金属端子とが固相拡散接合されていることを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
3. 前記金属電極及び前記金属端子がＡｇからなり、
   Ｃｕからなる接合材を介して前記金属電極と前記金属端子とが固相拡散接合されていることを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
4. 前記金属電極及び前記金属端子のいずれか一方がＡｇからなり、
   前記金属電極及び前記金属端子のいずれか他方がＣｕからなることを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
5. 前記セラミックス基板の他方の面側に接合されたヒートシンクを備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の抵抗器。
6. 前記セラミックス基板と前記ヒートシンクとの間に形成された緩衝層を備えることを特徴とする請求項５に記載の抵抗器。
7. 請求項２に記載された抵抗器を製造する抵抗器の製造方法であって、
   前記接合材が、Ａｇ箔、Ａｇ粉末、及び酸化Ａｇと還元剤とを含有するペーストのいずれかからなり、
   前記金属電極と前記金属端子とを前記接合材を介して積層し、前記金属電極、前記接合材、及び前記金属端子の積層方向に加圧力を負荷した状態で加熱処理を行うことによって固相拡散接合することを特徴とする抵抗器の製造方法。
8. 請求項４に記載された抵抗器を製造する抵抗器の製造方法であって、
   前記金属電極と前記金属端子とを積層し、前記金属電極と前記金属端子とを積層方向に加圧した状態で加熱処理を行うことによって、前記金属電極と前記金属端子とを直接固相拡散接合することを特徴とする抵抗器の製造方法。
9. 請求項４に記載された抵抗器を製造する抵抗器の製造方法であって、
   Ａｇ箔、Ａｇ粉末、及び酸化Ａｇと還元剤とを含有するペーストのいずれかからなる接合材を介して前記金属電極と前記金属端子とを積層し、前記金属電極、前記接合材、及び前記金属端子の積層方向に加圧力を負荷した状態で加熱処理を行うことによって固相拡散接合することを特徴とする抵抗器の製造方法。
10. 請求項５に記載された抵抗器を製造する抵抗器の製造方法であって、
    前記金属電極と前記金属端子との固相拡散接合と、前記セラミックス基板と前記ヒートシンクとの接合と、が同時に行われていることを特徴とする抵抗器の製造方法。

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