JP2016051841A

JP2016051841A - チップ抵抗器およびその製造方法

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Publication number: JP2016051841A
Application number: JP2014176832A
Authority: JP
Inventors: 星徳　聖治; Seiji Seitoku; 聖治星徳; 清二津田; Seiji Tsuda; 祥吾中山; Shogo Nakayama; 直弘三家本; Naohiro Mikamoto
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2016-04-11
Anticipated expiration: 2034-09-01
Also published as: JP6484797B2

Abstract

【課題】本発明は、容易に抵抗値を下げることができるチップ抵抗器およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明のチップ抵抗器は、金属で構成された抵抗体１１と、前記抵抗体１１の両端面に形成された一対の電極１２と、前記一対の電極１２を覆うように形成されためっき層１３と、前記抵抗体１１の上面において前記めっき層１３同士の間に形成された保護膜１４とを備え、前記一対の電極１２は金属を含有するペーストを印刷、焼成することによって構成されているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器の電流値検出等に使用される小形で低抵抗値の金属板で構成されたチップ抵抗器およびその製造方法に関するものである。

従来のこの種のチップ抵抗器は、図８に示すように、板状の金属で構成された抵抗体１と、この抵抗体１の一面の中央部に形成された保護膜２と、この保護膜２を挟んで離間し、抵抗体１の前記一面の両端部にめっきで構成された電極３と、この電極３を覆うように形成されためっき層４とを備え、さらに、抵抗体１の他の面に他の保護膜２ａを形成していた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２０１０−１６１４０１号公報

上記従来のチップ抵抗器は、電極３が抵抗体１の一面の両端部に形成されているため、図９に示すように、抵抗体１の一面近傍の電流密度が高く、この一面から離れるに従い電流密度が小さくなり、これにより、抵抗値を低くするために抵抗体１の厚みを厚くしても抵抗値は下がり難くなり、抵抗値を下げるためにはさらに厚くしなければならず、小形品の低抵抗値化が困難であるという課題を有していた。なお、図９では、抵抗体１と電極３のみを示し、矢印は電流の流れる方向、線の太さは流れる電流の大きさを表す。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、容易に抵抗値を下げることができるチップ抵抗器およびその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、金属で構成された抵抗体と、前記抵抗体の両端面に形成された一対の電極と、前記一対の電極を覆うように形成されためっき層と、前記抵抗体の上面において前記めっき層同士の間に形成された保護膜とを備え、前記一対の電極は金属を含有するペーストを印刷、焼成することによって構成されているもので、この構成によれば、一対の電極が抵抗体の厚み方向に構成されるため、抵抗体の上面近傍だけでなく抵抗体内部の電流密度が均一になり、これにより、一対の電極間に均一で多くの電流が流れるため、容易に抵抗値を下げることができ、また、一対の電極を印刷で形成しているため、小型化が容易かつ生産性を向上させることができるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、前記抵抗体にトリミング溝を形成し、前記トリミング溝を、第１のトリミング溝と、前記第１のトリミング溝の幅より狭い幅で前記第１のトリミング溝の底面に形成された第２のトリミング溝とで構成したもので、この構成によれば、抵抗値精度が向上するという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、金属からなるシート状抵抗体を用意し、前記シート状抵抗体に一定間隔で帯状に複数の凹部を形成する工程と、前記凹部の内部に金属ペーストを充填、焼成して複数の帯状電極を形成する工程と、前記帯状電極が形成された前記シート状抵抗体を、前記複数の帯状電極と交わる方向に切断し、かつ前記複数の帯状電極が形成された箇所を前記複数の帯状電極と略並行に切断して前記シート状抵抗体を個片状に分割する工程とを備えたもので、この製造方法によれば、一対の電極を抵抗体に設けられた凹部の内部に形成しているため、一対の電極を抵抗体の厚み方向に構成することが容易にできるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項４に記載の発明は、前記凹部が開口部に向かって広がるような傾斜部を有しているもので、この製造方法によれば、金属ペーストを充填し易くなるという作用効果が得られるものである。

以上のように本発明のチップ抵抗器は、抵抗体の両端面に一対の電極を形成しているため、一対の電極が抵抗体の厚み方向に構成され、これにより、抵抗体の上面近傍だけでなく抵抗体内部でも電流密度を均一にすることができるため、一対の電極間に均一で多くの電流が流れ、容易に抵抗値を下げることができ、また、一対の電極を金属を含有するペーストを印刷、焼成することによって構成しているため、小型化が容易かつ生産性を向上させることができるという優れた効果を奏するものである。

本発明の一実施の形態におけるチップ抵抗器の断面図同チップ抵抗器を実装するときの断面図同チップ抵抗器の製造方法を示す図同チップ抵抗器の製造方法を示す図同チップ抵抗器の製造方法を示す図同チップ抵抗器の電流の流れを示す断面図同チップ抵抗器の電極対向長さと抵抗値の関係を示す図従来のチップ抵抗器を示す断面図同チップ抵抗器の電流の流れを示す断面図

図１は本発明の一実施の形態におけるチップ抵抗器の断面図である。

本発明の一実施の形態におけるチップ抵抗器は、図１に示すように、板状または箔状の金属で構成された抵抗体１１と、抵抗体１１の両端面に形成された一対の電極１２と、一対の電極１２を覆うように形成されためっき層１３と、抵抗体１１の上面においてめっき層１３同士の間に形成された保護膜１４とを備えている。

そして、一対の電極１２は、金属を含有するペーストを印刷することによって構成されている。

上記構成において、前記抵抗体１１は、板状または箔状のＣｕＮｉ、ＣｕＭｎ等のＣｕを含有する金属で構成されている。

また、前記一対の電極１２は、抵抗体１１の両端面と抵抗体１１の両端部の上面にかけて連続するように設けられている。すなわち、一対の電極１２は抵抗体１１の長手方向に向かい合う両端面にも形成されている。さらに、抵抗体１１の端面の一部が一対の電極１２から露出するように、一対の電極１２の下面には抵抗体１１の一部が位置している。そして、一対の電極１２の上面は、抵抗体１１の上面から上方に突出している。また、一対の電極１２は、ガラスフリットを含有しないＣｕを主成分とした金属ペーストを印刷、乾燥し、窒素雰囲気中で８００℃〜９００℃で焼成して形成している。

なお、一対の電極１２は、抵抗体１１の両端面の全面に形成してもよいし、抵抗体１１の上面に設けずに抵抗体１１の上面と一対の電極１２の上面が面一になるようにしてもよい。

さらに、前記めっき層１３は、抵抗体１１の上面および端面に位置している一対の電極１２と露出した抵抗体１１の端面を覆うように形成されている。このめっき層１３は、ニッケルめっき、すずめっきで構成されている。

そしてまた、前記保護膜１４は、抵抗体１１の上面において一対の電極１２間、めっき層１３同士の間に形成され、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂を塗布、乾燥することにより形成されている。なお、抵抗体１１の下面全面に他の保護膜１４ａを形成してもよい。

さらに、抵抗体１１の中央部には、トリミング溝１５が形成されている。このトリミング溝１５は、抵抗体１１の上方からレーザを照射して形成する。また、トリミング溝１５は、第１のトリミング溝１５ａと、第１のトリミング溝１５ａの幅より狭い幅で、かつ上面視にて第１のトリミング溝１５ａからはみ出ないように、その底面に形成された第２のトリミング溝１５ｂとで構成されている。そして、トリミング溝１５の内部は保護膜１４が充填されている。

このように、第１のトリミング溝１５ａによって粗調整し、第２のトリミング溝１５ｂで微調整できるため、抵抗値精度が向上する。また、トリミング溝１５の深さ方向の先端部は、一対の電極１２の厚み方向の下面より上方に位置するのが好ましい。電流がほとんど流れない箇所をトリミングしても抵抗値の変化は非常に小さいからである。

ここで、実装基板への実装は一般的には、図２に示すように、保護膜１４が形成された側を下方に向けて行うが、本明細書、図面では、便宜上、保護膜１４が形成された側を上方として説明する。

以下、本発明の一実施の形態におけるチップ抵抗器の製造方法について図面を参照しながら説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、ＣｕＮｉ、ＣｕＭｎ等のＣｕを含有する合金、金属を板状または箔状に構成したシート状抵抗体１１ａに一定間隔で帯状に複数の凹部１６を形成する。このシート状抵抗体１１ａは個片状のチップ抵抗器において抵抗体１１となる。ここで、帯状とは、上方からみて帯状であるという意味で、側面から見た形状を意味するものではない。また、この凹部１６はシート状抵抗体１１ａをプレスすることにより形成し、シート状抵抗体１１ａを貫通しないようにする。

さらに、この凹部１６は内側面と底面が直角になっているが、図３（ｂ）に示すように、凹部１６に開口部に向かって広がるような傾斜部を設けると、金属ペーストを充填し易くなる。

次に、図３（ｃ）に示すように、凹部１６の内部に金属ペーストを充填、焼成して複数の帯状電極１２ａを形成する。この帯状電極１２ａは、シート状抵抗体１１ａの表面にガラスフリットを含有しないＣｕを主成分とした金属ペーストを印刷し、乾燥する。そして、このＣｕを主成分としたペーストを窒素雰囲気中で７００℃〜９００℃で焼成し形成する。焼成温度は８００℃〜９００℃が好ましい。さらに、帯状電極１２ａの上面は、シート状抵抗体１１ａの上面から上方に突出させる。なお、この帯状電極１２ａは、個片状のチップ抵抗器においては一対の電極１２となる。

このとき、帯状電極１２ａ（一対の電極１２）を構成する金属を、シート状抵抗体１１ａを構成する材料と同じ金属、すなわちＣｕとしている。これにより、ペースト中のＣｕと、Ｃｕを含む合金中のＣｕが拡散することによって、両者が接している部分で拡散接合させることができるため、帯状電極１２ａとシート状抵抗体１１ａを強固に接合できるからである。

ここで、凹部１６はシート状抵抗体１１ａを貫通するように形成してもよいし、帯状電極１２ａの上面とシート状抵抗体１１ａの上面が面一になるようにしてもよい。

なお、凹部１６はシート状抵抗体１１ａを貫通せず、凹部１６の深さはシート状抵抗体１１ａの厚みの１／３〜２／３とするのが好ましい。なぜなら、凹部１６の深さがシート状抵抗体１１ａの厚みの１／３未満だと、抵抗値を下げる効果が得にくくなり、凹部１６の深さがシート状抵抗体１１ａの厚みの２／３より大きいと、凹部１６が形成されている箇所のシート状抵抗体１１ａの厚みが薄くなり、曲げ応力が悪化して取り扱いが難しくなるからである。さらに、帯状電極１２ａは、シート状抵抗体１１ａの上面から上方に突出させる方が好ましい。なぜなら、抵抗体１１と実装基板との間に空間を作ることができるため、保護膜１４を厚くすることができるからである。

次に、図３（ｄ）に示すように、シート状抵抗体１１ａを複数の帯状電極１２ａと直交する方向にダイシングして、ダイシング溝１７を形成する。このとき、シート状抵抗体１１ａの両端部の一方にはダイシング溝１７を設けないようにする。

次に、図４（ａ）に示すように、隣り合う帯状電極１２ａの抵抗値を測定しながら隣り合う帯状電極１２ａ間のシート状抵抗体１１ａに上方からレーザを照射して抵抗値調整用のトリミング溝１５を形成し、所定の抵抗値になるようにする。このトリミング溝１５は複数の帯状電極１２ａと平行な方向に形成し、シート状抵抗体１１ａを貫通しないようにする。

また、トリミング溝１５は、ダイシング溝１７に露出するように第１のトリミング溝１５ａを形成する。そして、抵抗値が所定の抵抗値にならない場合は、第１のトリミング溝１５ａを対向するダイシング溝１７に到るまで延長し、さらに、第１のトリミング溝１５ａの幅より狭い幅で第１のトリミング溝１５ａの底面に第２のトリミング溝１５ｂを形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、帯状電極１２ａから露出したシート状抵抗体１１ａにエポキシ樹脂またはシリコン樹脂を塗布し、乾燥、硬化して保護膜１４を形成する。また、シート状抵抗体１１ａの下面全面に他の保護膜１４ａ（図４では図示せず）を形成する。なお、他の保護膜１４ａはこの工程の前に形成してもよい。

その後、シート状抵抗体１１ａを、複数の帯状電極１２ａが形成された箇所を複数の帯状電極１２ａと略並行に切断（図４（ｂ）のＸ−Ｘ線で切断）し、かつ複数の帯状電極１２ａと交わる方向（ダイシング溝１７に沿って）に切断（図４（ｂ）のＹ−Ｙ線で切断）して、図５（ａ）に示すように、シート状抵抗体１１ａを個片状に分割し、個片状の抵抗体１１の両端面と抵抗体１１の両端部の上面にかけて連続する一対の電極１２が形成された個片にする。

最後に、図５（ｂ）に示すように、一対の電極１２に、ニッケルめっき、すずめっきを順に行い、めっき層１３を形成し、図５（ｃ）に示すような個片状の抵抗器を得る。

ここで、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は側面図、図３（ｄ）、図４、図５（ａ）（ｂ）は上面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）のＺ−Ｚ線断面図を示す。さらに、図３〜図５では、帯状の電極１２ａが３つのものを表しているが、３つ以外であってもよい。

本発明の一実施の形態におけるチップ抵抗器においては、抵抗体１１の両端面にも一対の電極１２を形成しているため、一対の電極１２が抵抗体１１の厚み方向に構成され、これにより、抵抗体１１の上面近傍だけでなく抵抗体１１の内部でも電流密度を均一にすることができるため、一対の電極１２間に均一で多くの電流が流れ、容易に抵抗値を下げることができる。

すなわち、抵抗体１１の厚み方向において一対の電極１２の互いに対向する長さを長くする（面積を大きくする）ことによって、一対の電極１２間に一定の電流密度の電流を流すようにし、これにより、抵抗値を下げるようにしている。

したがって、図６に示すように、抵抗体１１の一面近傍から離れるに従い電流密度が小さくなるようなことはない。なお、図６は、抵抗体１１と一対の電極１２のみを示す断面図とし、矢印は電流の流れる方向、線の太さは流れる電流の大きさを表す。

ここで、抵抗体１１の厚み方向において一対の電極１２の互いに対向する長さと、抵抗値の変化率との関係を図７に示す。

図７においては、６４３２タイプで抵抗体１１の厚みが１ｍｍのチップ抵抗器を用い、横軸を抵抗体１１の厚みを１００とした場合の一対の電極１２の互いに対向する長さ、縦軸を一対の電極１２の互いに対向する長さがゼロの（一対の電極１２が対向しない）場合を１００としたときの抵抗値を表す。

図７から明らかなように、抵抗体１１の厚み方向における一対の電極１２の互いに対向する長さを長く（対向面積を大きく）すれば、抵抗値が下がることが分かる。

また、一対の電極を金属を含有する金属ペーストを印刷、焼成することによって構成しているため、溶接やクラッドで電極を形成することと比べて小型化が容易で、さらに、シート状抵抗体１１ａの状態で生産できるため、生産性を向上させることができる。特に、めっきで電極を設ける場合、めっきで厚く形成するには長時間かかり、生産性が悪化する。

そしてまた、一対の電極１２を抵抗体１１に設けられた凹部１６の内部に形成しているため、一対の電極１２を抵抗体１１の厚み方向に構成することが容易にできる。

本発明に係るチップ抵抗器およびその製造方法は、容易に抵抗値を下げることができるという効果を有するものであり、特に各種電子機器の電流値検出等に使用される小型で低抵抗値の金属板で構成されたチップ抵抗器等に適用することにより有用となるものである。

１１抵抗体
１２一対の電極
１３めっき層
１４保護膜
１５トリミング溝
１６凹部

Claims

金属で構成された抵抗体と、前記抵抗体の両端面に形成された一対の電極と、前記一対の電極を覆うように形成されためっき層と、前記抵抗体の上面において前記めっき層同士の間に形成された保護膜とを備え、前記一対の電極は金属を含有するペーストを印刷、焼成することによって構成されているチップ抵抗器。
前記抵抗体にトリミング溝を形成し、前記トリミング溝を、第１のトリミング溝と、前記第１のトリミング溝の幅より狭い幅で前記第１のトリミング溝の底面に形成された第２のトリミング溝とで構成した請求項１記載のチップ抵抗器。
金属からなるシート状抵抗体を用意し、前記シート状抵抗体に一定間隔で帯状に複数の凹部を形成する工程と、前記凹部の内部に金属ペーストを充填、焼成して複数の帯状電極を形成する工程と、前記帯状電極が形成された前記シート状抵抗体を、前記複数の帯状電極と交わる方向に切断し、かつ前記複数の帯状電極が形成された箇所を前記複数の帯状電極と略並行に切断して前記シート状抵抗体を個片状に分割する工程とを備えたチップ抵抗器の製造方法。
前記凹部が開口部に向かって広がるような傾斜部を有している請求項３に記載のチップ抵抗器の製造方法。