JP2017059596A - チップ抵抗器 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁基板上のスペースを有効活用したチップ抵抗器を提供する。
【解決手段】絶縁基板１０の上面のほぼ中央部に第１表面電極１１（ワイヤボンディング用電極４）を配置し、第１表面電極１１と離間しながらその周囲を囲むとともに、一方端が第１表面電極１１に接続され他方端が第２表面電極１２に接続された抵抗体５を形成する。さらに、第２表面電極１２と裏面電極２５とを接続する端面電極２０を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ワイヤボンディング接続用の電極を有するチップ抵抗器に関する。

各種電子部品を搭載した電子機器の小型化によって機器内での部品の実装密度が上がり、回路基板上において、部品接続のための導体パターンであるパッドやランドの形成が困難になる場合がある。そこで、抵抗素子にワイヤボンディング用の電極を設けて、その抵抗素子と回路基板上の配線とをワイヤボンディングにより電気的に接続することが従来より行われている。

ワイヤボンディング用の電極を有するチップ抵抗器として、例えば、特許文献１は、その図６等に示されるように下面電極６０を備え、ワイヤボンディング用電極として機能する補助電極５０を一対の上面電極３０それぞれの上面に形成したチップ抵抗器を開示している。この特許文献１では、上面電極３０間に抵抗体２０が配置され、抵抗体２０の端部に上面電極３０の端部が重なり、抵抗体２０の上面を保護膜４０が覆う構成となっている。

また、特許文献２は、ワイヤボンディング可能な小型のチップ抵抗器を開示している。特許文献２では、チップ基体上に離間して形成された第１の電極と第２の電極との間に跨るように抵抗体（抵抗皮膜）が形成され、第１の電極上にワイヤボンディング可能な電極面積を確保して、その電極上にワイヤを架けることで電気的な接続を得ている。

特開２００６−１２９５９号公報 特開平９−１６２００２号公報

上述したワイヤボンディング実装による抵抗器は、ワイヤを接続するために広い電極面積を必要とするが、近年における抵抗器の小型化の要求に応えるため、限られた絶縁基板上で電極面積を広く確保すると、必然的に抵抗体の面積が狭くなる。そして、抵抗体の面積が狭くなると、抵抗体の発熱による温度上昇が大きくなり、大電力用の抵抗器へのワイヤボンディング接続の適用が困難になるという問題がある。

上述した特許文献１のチップ抵抗器の場合、一対の上面電極それぞれの上面にワイヤボンディング用電極（補助電極）が形成され、上面電極間に抵抗体を配置しているため、抵抗体の面積が圧迫されるという問題がある。その結果、抵抗体の面積を十分に確保したり、あるいは抵抗体を長く引き延ばすことができないという制約により、チップ抵抗器の高抵抗化が困難になるという問題もある。

また、特許文献２のチップ抵抗器では、第１の電極と第２の電極とが、チップ基体の長手方向のほぼ中央から一端側に偏倚した位置で離間して相対する構成となっている。そのため、抵抗体の面積をそれほど小さくしなくても電極面積を広く確保できるが、抵抗体における発熱が基板の片側に集中し、例えば、ヒートサイクルといった熱衝撃を受けたときに応力が集中し、抵抗体または絶縁基板にクラックが発生する原因となり得る。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ワイヤボンディング接続のための電極面積を抑えつつ、抵抗体の面積を十分に確保できるチップ抵抗器を提供することである。

上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として以下の構成を備える。すなわち、本発明のチップ抵抗器は、絶縁基板と、前記絶縁基板の表面のほぼ中央部に形成された第１表面電極と、前記絶縁基板の表面の一端部に形成された第２表面電極と、一方の端部が前記第１表面電極に接続され、他方の端部が前記第２表面電極に接続されるとともに、前記第１表面電極と離間しながら該第１表面電極を取り囲むように形成された抵抗体と、前記絶縁基板の裏面に形成された裏面電極と、前記第２表面電極と前記裏面電極とを接続する端面電極とを備えることを特徴とする。

例えば、前記抵抗体は渦巻状となって前記第１表面電極を周回することを特徴とする。また、例えば、前記第１表面電極はワイヤボンディング接続用の電極であることを特徴とする。また、例えば、前記第１表面電極と、前記絶縁基板の表面両端部の所定領域とを除いた領域が絶縁性の保護膜で覆われていることを特徴とする。さらには、例えば、前記保護膜は、当該チップ抵抗器の厚さ方向において前記第１表面電極よりも高くなるように形成されていることを特徴とする。

例えば、前記チップ抵抗器において前記第１表面電極の上面に重ねてワイヤボンディング接続用電極を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、小型化しても十分なワイヤボンディング用の電極面積を確保し、かつ、高抵抗化にも対処できるチップ抵抗器を提供することができる。

本発明の実施の形態例に係るチップ抵抗器の平面図である。 図１における一点鎖線Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄによる矢視断面図である。 本実施の形態例に係るチップ抵抗器の製造工程を時系列で示すフローチャートである。 絶縁基板の分割用の溝を示す図である。 絶縁基板に第１表面電極、第２表面電極および裏面電極を形成した様子を示す図である。 第１表面電極と第２表面電極間に抵抗体を形成した様子を示す図である。 抵抗体の上面に第１保護膜を形成し、第１表面電極の上部にワイヤボンディング接続用電極を形成した様子を示す図である。 第２保護膜を形成した様子を示す図である。 端面電極を形成した様子を示す図である。 第１表面電極の周囲を抵抗体が２巡するように形成した例を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態例について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態例に係るチップ抵抗器の平面図（上面図）であり、図２は、図１における一点鎖線Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄによる矢視断面図である。図１および図２に示すように、本実施の形態例に係るチップ抵抗器１は、全体形状が直方体の絶縁基板１０と、絶縁基板１０の上面のほぼ中央部に形成された第１表面電極１１と、絶縁基板１０の上面の一端部に形成された第２表面電極１２とを備える。絶縁基板１０は、例えば、電気絶縁性を有するアルミナ焼結体等からなる。

絶縁基板１０の下面全体には、チップ抵抗器１を回路基板やリードフレーム等にはんだ接続するため、裏面電極２５が形成されている。また、絶縁基板１０の長手方向の一方端部（側部）には端面電極２０が形成されている。ここでは、第１表面電極１１、第２表面電極１２および裏面電極２５を、例えば、銀（Ａｇ）または銀（Ａｇ）−パラジウム（Ｐｄ）ペーストを用いて形成し、端面電極２０を、例えば、ニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）からなる合金材をスパッタリングにより、あるいは塗布により形成する。

なお、裏面電極２５を、銅（Ｃｕ）または導電性接着剤を用いて形成してもよい。また、端面電極２０と裏面電極２５を覆うように、例えば、ニッケル（Ｎｉ）めっき、錫（Ｓｎ）めっき、パラジウム（Ｐｄ）めっき、金（Ａｕ）めっき等から適宜選択してめっき層を形成してもよい。

絶縁基板１０の上面には、例えば、酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）等からなる抵抗体５が形成されている。抵抗体５は、その一方の端部が第１表面電極１１に接続され、第１表面電極１１の周辺を取り囲むように渦巻状となって延伸し、他方の端部が第２表面電極１２に接続されている。また、抵抗体５の上部は第１保護膜７で覆われている。さらに、第１保護膜７で覆われた抵抗体５の上部と側部に加え、渦巻状になった抵抗体５と、第１表面電極１１および第２表面電極１２との間隙を充填するように第２保護膜３が形成されている。第２保護膜３は、例えば、耐熱性のエポキシ樹脂等からなる。

第２保護膜３は、後述するワイヤボンディング接続用電極４が露出するように形成される。その露出部分を、図１および図２において符号４ａで示す。ここでは、絶縁基板１０の表面の両端部に沿った所定領域に第２保護膜３を形成しない。すなわち、図１に示すように、第２表面電極１２のうち絶縁基板１０の端部にかかる領域１２ａを含む第１の端部領域１３と、絶縁基板１０の他方の端部領域である第２の端部領域１５には第２保護膜３を形成しない。これは、第１、第２の端部領域１３，１５に保護膜を形成しないことで、端面電極２０を形成する際に絶縁基板１０の表面まで端面電極２０が回り込むことにより第２表面電極１２との接続信頼性が向上し、さらには、後述するチップ抵抗器の製造工程において絶縁基板を短冊状に分割する際の分割作業を容易にするためである。

本実施の形態例に係るチップ抵抗器では、図２に示すように、第１表面電極１１の上部に重ねて、例えば、ニッケル（Ｎｉ）めっき、錫（Ｓｎ）めっき、あるいは金（Ａｕ）めっきによるワイヤボンディング接続用電極４を形成する。なお、第１表面電極１１の上部にワイヤボンディング接続用電極４を形成せずに、第１表面電極１１がワイヤボンディング接続用電極を兼ねるようにしてもよい。その場合、第１表面電極１１の一部が露出するように第２保護膜３が形成されることになる。

チップ抵抗器１を実装する際には、裏面電極２５をプリント配線基板にはんだ付けするとともに、図２に示すように、第２保護膜３が形成されていない露出部分４ａに金（Ａｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなるワイヤ２の一端を接続し、他端をプリント配線基板の配線パターンに接続する。ワイヤ２の接続は、例えば、超音波溶接等によって行う。なお、図１では、ワイヤ２の図示を省略している。

次に、本実施の形態例に係るチップ抵抗器の製造プロセスについて説明する。図３は、本実施の形態例に係るチップ抵抗器の製造工程を時系列で示すフローチャートである。最初に、図３のステップＳ１において、チップ抵抗器の多数個取り用の大判絶縁基板を準備し、ステップＳ３で分割用の溝を形成する。具体的には、図４に示すように大判の絶縁基板３０（例えば、アルミナ基板、セラミック基板等）の表面と裏面それぞれに、基板分割用の溝として１次分割用の溝３１と２次分割用の溝３３を形成する。

ステップＳ５で、１次分割用の溝３１と２次分割用の溝３３とで囲まれた絶縁基板３０の個々の領域に、図５に示すように裏面電極２５を形成し、続くステップＳ７で、絶縁基板１０の上面のほぼ中央部に第１表面電極１１を形成し、絶縁基板１０の上面の一端部に第２表面電極１２を形成する。なお、図５の（ａ）は平面図、（ｂ）は、平面図（ａ）における一点鎖線Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄによる矢視断面図である（図６〜図９においても同様）。そして、ステップＳ９において、抵抗体５を形成する。具体的には、図６に示すように、抵抗体５の一方端部を第１表面電極１１に接続し、他方端部を第２表面電極１２に接続して、本体部分が第１表面電極１１から離間しながら、その周辺を囲むように抵抗体５をスクリーン印刷し、焼成する。

ここでは必要に応じて、例えば、レーザビームやサンドブラスト等によって抵抗体５の一部に切れ込み（トリミング溝）を入れることによって抵抗値を調整する。また、抵抗値の調整はトリミングに限定されず、例えば、抵抗体５の幅あるいは厚みを調整する等により、所望の抵抗値となるようにしてもよい。

ステップＳ１１において、抵抗体５を覆うように、その上面に第１保護膜７を形成し、ステップＳ１３では、第１表面電極１１の上部にワイヤボンディング接続用電極４を形成する。これら第１保護膜７とワイヤボンディング接続用電極４とが形成された様子を、図７（ａ），（ｂ）に示す。そして、ステップＳ１５において、図８（ａ），（ｂ）に示すように、第１保護膜７で覆われた抵抗体５の全体を覆うとともに、抵抗体５と、第１表面電極１１および第２表面電極１２との隙間を埋めるように第２保護膜３を形成する。その際、ワイヤボンディング接続用電極４の一部を露出部４ａとする。また、上述したように絶縁基板上の第１の端部領域１３と第２の端部領域１５には第２保護膜３を形成しない。

第２保護膜３は、図８（ｂ）に示すように、チップ抵抗器の厚さ方向ｔにおいて、第２保護膜３の上面部３ａがワイヤボンディング接続用電極４の上面部４ｂよりも高くなるように形成されている。こうすることで、ワイヤボンディング接続用電極４がその周囲に形成された保護膜（第２保護膜３）によって保護されるので、例えば、チップ抵抗器を基板上に実装するために実装装置（マウンター）の吸引ノズルで吸引する際、あるいは他の作業時において、ワイヤボンディング接続用電極４に傷が付くこと等を防止できる。

なお、上述のように、第１表面電極１１がワイヤボンディング接続用電極４を兼ねる構成とした場合には、第２保護膜３の上面部が第１表面電極１１の上面部よりも高くなるように形成される。

ステップＳ１７において、大判絶縁基板３０の溝３１を分割ラインとする１次ブレイクを行い、大判絶縁基板３０を短冊状に分割する。ステップＳ１９では、短冊状に分割した基板を積み重ね、その一方の破断面（側部）に例えばスパッタリングを行って、図９に示すように端面電極２０を形成する。そして、ステップＳ２１では、ステップＳ１７で短冊状に分割した絶縁基板の溝３３を分割ラインとする２次ブレイクにより、チップ抵抗器を個片に分割する。

以上説明したように、プリント配線基板に対してはんだ付けとワイヤボンディング接続により実装されるチップ抵抗器において、ワイヤボンディング用電極を絶縁基板の上面のほぼ中央部に配置し、その周囲を囲むように抵抗体を形成するとともに、絶縁基板の底面に裏面電極を形成することで、側面電極が絶縁基板の一辺の側部にのみ形成されていても実装時のバランスが良く、いわゆるマンハッタン現象（チップ立ち現象）を防止できるので、チップ抵抗器の実装における信頼性が向上する。

また、絶縁基板上面のほぼ中央部にワイヤボンディング用電極を配置したので、実装時の方向性がなくなり（方向性の考慮が不要となり）、チップ抵抗器としての取り扱いが容易になる。加えて、絶縁基板の上面において電極面積を広く確保することができる。その結果、チップ抵抗器を小型化しても十分なワイヤボンディング用の電極面積が確保できるので、信頼性の高いワイヤボンディングが可能となる。

さらには、絶縁基板上面のほぼ中央部に第１表面電極としてのワイヤボンディング用電極を配置したので、絶縁基板上面の中央部を除くほぼ全域に渡って抵抗体を形成できるので、抵抗体での発熱を絶縁基板全体に分散させることができる。また、抵抗体の一方端部が第１表面電極の一端のみと接続され、他方端部が第２表面電極に接続されて、抵抗体の他の部分（本体部）は第１表面電極と離間して配置されているため、抵抗体全体を電流が流れることになる。これにより、絶縁基板上のスペースを有効活用することができる。

また、絶縁基板上面のほぼ中央部に第１表面電極を配置したことで、抵抗体を渦巻状にして第１表面電極を周回するように形成できるので、限られたスペースにおいて電流経路を長くすることが可能となり、チップ抵抗器の高抵抗値化を容易に実現できる。

一方、チップ抵抗器の上面を絶縁性の保護膜で覆う際、第２表面電極のうち絶縁基板の端部にかかる部分を含む絶縁基板の両端部の所定領域を除いて保護膜を形成することで、チップ抵抗器を個片に分割する際、これらの所定領域に保護膜が存在しないため分割しやすくなる。

本願発明は上述した実施の形態例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記の実施の形態例に係るチップ抵抗器では、図２、図７等に示すように、抵抗体５の上面を覆うように第１保護膜７を形成したが、それらの領域は、第２保護膜３によっても保護が可能である等の観点から、第１保護膜を形成しない構成としてもよい。

また、高抵抗値のチップ抵抗器を提供するため、抵抗体の幅や厚みを調整して高抵抗値化する以外に、第１表面電極１１と第２表面電極１２間に接続された抵抗体を、絶縁基板の表面において、さらに経路が長くなるように形成してもよい。すなわち、図６等の示す例では、抵抗体５が第１表面電極１１より離間しながら、その周辺を取り囲むように一巡しているが、抵抗体５が第１表面電極１１を複数回、周回し、電流経路をより長くする構成としてもよい。図１０は、抵抗体５が第１表面電極１１の周囲を２巡するように形成した例を示している。

チップ抵抗器のさらなる高抵抗値化のため、ここでは図示を省略するが、第１表面電極より離間し、抵抗体同士の接触を回避しながら、絶縁基板上で抵抗体が蛇行するように形成して経路を長くしてもよい。

１ チップ抵抗器
２ ワイヤ
３ 第２保護膜
４ ワイヤボンディング接続用電極
５ 抵抗体
７ 第１保護膜
１０ 絶縁基板
１１ 第１表面電極
１２ 第２表面電極
１３ 第１の端部領域
１５ 第２の端部領域
２０ 端面電極
２５ 裏面電極
３０ 大判絶縁基板
３１ １次分割用の溝
３３ ２次分割用の溝

Claims (6)

1. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板の表面のほぼ中央部に形成された第１表面電極と、
   前記絶縁基板の表面の一端部に形成された第２表面電極と、
   一方の端部が前記第１表面電極に接続され、他方の端部が前記第２表面電極に接続されるとともに、前記第１表面電極と離間しながら該第１表面電極を取り囲むように形成された抵抗体と、
   前記絶縁基板の裏面に形成された裏面電極と、
   前記第２表面電極と前記裏面電極とを接続する端面電極とを備えることを特徴とするチップ抵抗器。
2. 前記抵抗体は渦巻状となって前記第１表面電極を周回することを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器。
3. 前記第１表面電極はワイヤボンディング接続用の電極であることを特徴とする請求項１または２に記載のチップ抵抗器。
4. 前記第１表面電極と、前記絶縁基板の表面両端部の所定領域とを除いた領域が絶縁性の保護膜で覆われていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のチップ抵抗器。
5. 前記保護膜は、当該チップ抵抗器の厚さ方向において前記第１表面電極よりも高くなるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載のチップ抵抗器。
6. 前記第１表面電極の上面に重ねてワイヤボンディング接続用電極を形成したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のチップ抵抗器。