JP2018152487A

JP2018152487A - チップ抵抗器及びその製造方法

Info

Publication number: JP2018152487A
Application number: JP2017048348A
Authority: JP
Inventors: 富士雄幕田; Fujio Makuta
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2018-09-27

Abstract

【課題】抵抗体の表面にアンダーコート層やオーバーコート層を形成する際に該抵抗体の抵抗値がほとんど変化しないようにでき、かつ製造コストを低減すると共に鉛の使用量を削減することが可能な厚膜チップ抵抗器及びその製造方法を提供する。【解決手段】抵抗体３の表面に第１の樹脂ペーストを印刷して加熱硬化することで第１の樹脂層４を成膜する工程と、該第１の樹脂層４の上から該第１の樹脂層４と共に該抵抗体３をトリミングする工程と、該トリミング後の第１の樹脂層４の表面に第２の樹脂ペーストを印刷して加熱硬化することで第２の樹脂層６を成膜する工程とからなる製造方法により、トリミングされた抵抗体３の表面に第１の樹脂層４によるアンダーコート層と、第２の樹脂層６によるオーバーコート層とを有するチップ抵抗器を製造する。【選択図】図１

Description

本発明は、チップ抵抗器及びその製造方法に関し、特に厚膜ペーストを用いて作製された厚膜チップ抵抗器及びその製造方法に関する。

従来、厚膜チップ抵抗器の製造方法は、次のように行われてきた。先ず、アルミナ等の絶縁材料からなる板状基板の上面と裏面に導電ペーストを印刷した後、この導電ペーストを乾燥及び焼成して上面と裏面の各々に１対の電極を形成する。次に、上面において、該１対の電極の一部に重なるように抵抗ペーストを印刷した後、この抵抗ペーストを乾燥及び焼成して抵抗体を形成する。次に、この抵抗体の表面に第１のガラスペ−ストを印刷した後、このガラスペーストを乾燥及び焼成してガラス膜製のプリコート層（アンダーコート層）を形成する。

このプリコート層が形成された抵抗体に対して、該プリコート層の上からレーザーを照射してレーザートリミングを行うことにより該抵抗体の抵抗値を調整する。次に抵抗値が調整された抵抗体を保護するため、該プリコート層の表面に第２のガラスペ−ストを印刷した後、この第２のガラスペーストを乾燥及び焼成してガラス膜製の保護層（オーバーコート層）を形成する。次に、板状基板の両端面に電極ペーストを塗布した後、この電極ペーストを乾燥及び焼成して端面電極を形成する。最後に、形成した端面電極上にめっき膜を形成する。

上記のように抵抗体を直接トリミングせずにガラス膜製のプリコート層を形成した後に該プリコート層と共にトリミングする理由は、トリミング後に行う保護層や端面電極を形成する際に抵抗値が大きく変化したり、最終的に得られる抵抗値のばらつきが大きくなったりするのを抑制するためである。すなわち、抵抗体を直接トリミングすると、トリミング時のレーザー光のエネルギ−によって気化した抵抗体中の導電成分が、トリミングによって形成された切込み部やその周辺の抵抗体表面に固着する場合があり、その後に行われる第２のガラスペーストや端面電極用ペーストの焼成時の熱によって、この固着した導電成分による新たな導電パスが形成されると、抵抗値が大きく変化したり抵抗値のばらつきが大きくなったりするからである。

しかしながら、アンダーコート層とオーバーコート層の形成のためにガラスペーストの焼成を２回行うのは手間がかかる上、ガラスペーストの焼成には高温の熱処理が必要になるため、エネルギーコストが多くかかるという問題を抱えていた。そこで特許文献１では、抵抗体の表面に第１のガラスペーストを印刷した後、焼成温度よりも低い温度で乾燥のみを行って乾燥膜を形成し、この焼成前の乾燥膜の段階で抵抗体に対して該乾燥膜の上からレーザートリミングを行っている。そして、このレーザートリミング後に第２のガラスペーストを印刷して乾燥し、得られた乾燥膜を上記の第１のガラスペーストの乾燥膜と共に１回で焼成している。

また、特許文献２では、抵抗体のレーザートリミング後に形成していた保護膜の材料を、ガラスペーストに変えて樹脂ペーストにしている。すなわち、樹脂ペーストを印刷してから加熱硬化することで樹脂製の保護膜を成膜している。また、該保護膜の成膜後に形成する端面電極を、スパッタリング又は導電性樹脂ペーストの硬化により形成している。このように抵抗体のトリミング後は高温での熱処理を要しないスパッタリング又は樹脂ペーストの硬化によるものであるため、抵抗値の変化を小さくすることが可能になる。

特開平３−１１０８０３号公報特開２０１５−０７０１６６号公報

上記の特許文献１の方法は、焼成工程の数が減るのでエネルギーコストを削減することができるものの、第１及び第２のガラスペーストからそれぞれ形成した２層の乾燥膜をトリミング後に同時に焼成する必要があるので、この焼成時の熱により抵抗値が変化する場合があり、高精度の抵抗値を有するチップ抵抗器を製造するのは依然として困難であった。

また、近年の各種電子部品の小型化に伴い、それに搭載されるチップ抵抗器も小型化しており、より一層高い精度を有する抵抗値が求められている。そのため、チップ抵抗器の作製ではトリミング前の段階においても抵抗値にばらつきが少ないことが求められるようになってきている。すなわち、トリミング前の抵抗体の抵抗値にばらつきが少なければ、ほぼ同じトリミング条件で高精度のチップ抵抗器を作製することが可能になる。しかしながら、特許文献２ではトリミング前に抵抗体の表面にガラス製のプリコート層を成膜するのでその焼成の際に、抵抗値が目的とする設定抵抗値から大きく外れることがあり、トリミング時の抵抗値の調整に多大な工数がかかるなどの問題が生ずることがあった。

本発明は、上記した従来のチップ抵抗器が抱える問題に鑑みてなされたものであり、抵抗体の表面にアンダーコート層やオーバーコート層を形成する際に該抵抗体の抵抗値がほとんど変化しないようにでき、かつチップ抵抗器の製造コストを低減すると共に鉛の使用量を削減することが可能な厚膜チップ抵抗器及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明者はチップ抵抗器の製造方法について鋭意研究を重ねた結果、トリミング前の抵抗体の表面に形成するアンダーコート層の材料をガラスペーストに代えて樹脂ペーストにすることにより、焼成によりガラス膜を成膜する際に生じていた抵抗体の抵抗値の変化を抑えてばらつきの少ないチップ抵抗器を作製できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係るチップ抵抗器は、トリミングされた抵抗体の表面に第１の樹脂層によるアンダーコート層と、第２の樹脂層によるオーバーコート層とを有することを特徴としている。また、本発明に係るチップ抵抗器の製造方法は、抵抗体の表面に第１の樹脂ペーストを印刷して加熱硬化することで第１の樹脂層を成膜する工程と、前記第１の樹脂層の上から前記第１の樹脂層と共に前記抵抗体をトリミングする工程と、前記トリミング後の前記第１の樹脂層の表面に第２の樹脂ペーストを印刷して加熱硬化することで第２の樹脂層を成膜する工程とを有することを特徴としている。

本発明によれば、抵抗体の表面に成膜するアンダーコート層やオーバーコート層の材料に高温での焼成を要するガラスペーストを使用しないため、エネルギーコストを削減できる上、該抵抗体において加熱による化学反応などが生じにくくなるので、ほぼ設計値通りの抵抗値を有するチップ抵抗器を製造することができる。また、常にほぼ同じ条件でトリミングを行うことができるので、簡易に製造することができる。更に、ガラスペーストを使用しないので、鉛の使用量を削減することができる。

本発明のチップ抵抗器の製造方法の一具体例を示す斜視図である。

以下、本発明のチップ抵抗器の製造方法の一具体例について図１を参照しながら説明する。尚、一般的にチップ抵抗器の製造では、１枚の基板上に複数個のチップ抵抗体を同時に作り込んでいき、これを切り分けてから個別の仕上げ工程でチップ抵抗器へと製品化することが行われるが、以下の説明では簡単のため１個のチップ抵抗器にのみ着目してチップ抵抗器の製造方法を詳しく説明する。

先ず、アルミナ等の絶縁材料からなる板状基材１の上面に導電ペーストを印刷した後、これを乾燥及び焼成して１対の上面電極２を形成する。次に上記１対の上面電極２の各々の上面の少なくとも一部に重なるように抵抗ペーストを印刷した後、これを乾燥及び焼成して上記１対の上面電極２同士を互いに接続する抵抗体３を形成する。上記の抵抗ペースト材料は、一般的な厚膜抵抗器等に用いられているものを用いることができるが、ルテニウム系酸化物粉及びガラス粉に、エチルセルロ−スなどの有機樹脂とターピネオールなどの溶剤とを加え、これらを混練してペーストにしたものを用いることが望ましい。印刷方法は特に限定されないが、スクリーン印刷が好適である。

次に、上記にて形成した抵抗体３上にアンダーコート層を形成すべく第１の樹脂ペーストを印刷した後、これを加熱硬化して図１（ａ）に示すように第１の樹脂層４を形成する。第１の樹脂ペーストの材料は一般的なものを用いてもよいが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル等に硬化剤と緑色無機顔料粉とを加え、これらを混練してペーストにしたものを用いることが望ましい。印刷方法は特に限定されないが、スクリーン印刷が好適である。加熱硬化法も通常の厚膜ペーストの硬化に用いられる方法を採用することができ、例えば連続式のベルト炉やバッチ式のオーブンを用いて雰囲気温度１５０〜２００℃で硬化させるのが望ましい。このように焼成を行う場合に比べて極めて低温でアンダーコート層を形成できるので、トリミング前の抵抗体３の抵抗値の変化を抑えることができる。

このようにして表面に第１の樹脂層４が形成された抵抗体３に対して、該第１の樹脂層４の上からレーザー光を照射して抵抗体３のトリミングを行う。これにより図１（ｂ）に示すように抵抗体３と第１の樹脂層４とが同時に切り込まれた切込部５が形成される。次に、図１（ｃ）に示すように、第１の樹脂層４の表面上にオーバーコート層を形成すべく第２の樹脂ペーストを印刷した後、これを加熱硬化して第２の樹脂層６を形成する。第２の樹脂ペーストの材料も一般的なものを用いてもよいが、エポキシ樹脂に硬化剤と黒色無機顔料粉とを加え、これらを混練してペーストにしたものを用いることが望ましい。この場合の印刷や加熱硬化は、上記した第１の樹脂ペーストと同じ方法で行うことができる。このように焼成を行う場合に比べて極めて低温でオーバーコート層を形成できるので、トリミング後の抵抗体３の抵抗値の変動を抑えることができる。

尚、実際のチップ抵抗器の製造工程においては、切り分ける前の板状基板の上面に、上記のチップ抵抗体が複数個形成されることになる。切り分けられた各チップ抵抗器は、板状基板１の裏面側にも、好ましくは上面側とは材質の異なる導電ペーストを用いて、１対の裏面電極が形成されている。また各チップ抵抗器には、これら１対の上面電極２と１対の裏面電極がほぼ端から端まで形成されている側の両端面に、スパッタリング又は導電性樹脂ペーストの硬化により１対の端面電極が形成されている。そして、この１対の端面電極上に、一般的な湿式めっき法によりめっき膜が形成されている。この湿式めっき法はもちろんのこと、上記の端面電極の形成法は熱負荷が比較的かかりにくい形成法であるので、トリミング後の抵抗体３の抵抗値の変動は非常に小さなものである。

上記の製造方法により、トリミングされた抵抗体の表面に第１の樹脂層によるアンダーコート層と、第２の樹脂層によるオーバーコート層とを有するチップ抵抗器を従来の方法に比べて極めて簡易に作製することができる。特に、抵抗体の表面にアンダーコート層を成膜する際、該抵抗体の抵抗値が変化するのを抑えることができるので、トリミング前の抵抗体をほぼ狙い通りの抵抗値で作製することができ、よって短時間で極めて効率よくトリミングを行うことができる上、ばらつきの少ない抵抗値を有する高精度のチップ抵抗器を作製することができる。

図１の（ａ）〜（ｃ）の工程順に評価用の試料１のチップ抵抗器を１００個作製し、それらの抵抗値を評価した。尚、評価用であるため、裏面電極及び端面電極は形成しなかった。具体的に説明すると、先ず図１の（ａ）に示すように板状基板１の上に１対の上面電極２を形成し、その表面に部分的に重なるように抵抗ペーストをスクリーン印刷した後、乾燥及び焼成した。その際、抵抗値が１００ｋΩ／□程度になることを狙って１.０ｍｍ□、膜厚７μｍの抵抗体３を形成した。

次に、上記の抵抗体３の表面上にアンダーコート層を形成すべく、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、硬化剤としてのジシアンジアミドと、緑色無機顔料粉としてのＣｒ_２Ｏ_３とを混練することで作製した第１の樹脂ペーストを、スクリーン印刷機を用いて抵抗体３上に印刷し、雰囲気温度２００℃で３０分間かけて加熱硬化することにより、抵抗体３の表面を完全に覆う形状の１.１ｍｍ□、膜厚２０μｍの第１の樹脂層４を形成した。この加熱硬化の際、各抵抗体３の抵抗値の変化率である「（加熱硬化後の抵抗値−加熱硬化前の抵抗値）×１００／加熱硬化前の抵抗値」を調べるため、１対の上面電極２に抵抗測定機の両端子をそれぞれ接続し、加熱硬化前後の抵抗値を測定した。

次に、上記の第１の樹脂層４の上から抵抗体３のレーザートリミングを行った。このトリミングによって、１００個の抵抗体の抵抗値が１５０ｋΩ／□となるようにシングルストレートカットにより抵抗値を修正した。尚、トリミングの条件はパワー２Ｗ、Ｑ−レイト６ｋＨｚ、バイトサイズ５μｍとした。これにより、図１（ｂ）に示すように抵抗体３及び第１の樹脂層４に切込部５を形成した。

次に、上記のレーザートリミング後の第１の樹脂層４の表面上にオーバーコート層を形成すべく、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、硬化剤としてのジシアンジアミドと、黒色無機顔料粉としてのＦｅ_３Ｏ_４と、シリカ粉とを混練することで作製した第２の樹脂ペーストを、スクリーン印刷機を用いてレーザートリミング後の第１の樹脂層４の表面上に印刷し、雰囲気温度２００℃で３０分間かけて加熱硬化することにより、図１（ｃ）に示すように第１の樹脂層４を完全に覆う形状の１.２ｍｍ□、膜厚５０μｍの第２の樹脂層６を形成した。この加熱硬化の際、抵抗体３の抵抗値の変化を調べるため、上記の第１の第２の樹脂層４の場合と同様に、１対の上面電極２に抵抗測定機の両端子をそれぞれ接続し、加熱硬化前後の抵抗値を測定した。

比較のため、第１の樹脂ペーストに代えて、酸化鉛を含むガラス粉と黒色無機顔料粉と有機樹脂としてのエチルセルロースとを溶剤としてのターピネオールと共に混練することで作製したガラスペーストを用い、これを抵抗体３上に印刷した後、雰囲気温度６００℃で５分間かけて焼成することでアンダーコート層を形成した以外は上記の試料１の場合と同様にして試料２のチップ抵抗器を１００個作製し、試料１の場合と同様に各抵抗値を測定した。

上記試料１及び２の各々について、上記にて測定した１００個のチップ抵抗器の抵抗値のばらつきの指標として「標準偏差×１００／平均値」を算出した。その結果を、前述したアンダーコート層及びオーバーコート層の各々の加熱硬化前後における抵抗値の変化率の平均値と共に下記表１に示す。

上記表１の結果から明らかなように、本発明の要件を見たす試料１のチップ抵抗器は、アンダーコート層に低温での成膜が可能な樹脂ペーストを用いたため、高温での焼成を要するガラスペーストを用いた試料２の場合に比べてアンダーコート層の形成前後での抵抗値の変化率を著しく抑えることができた。また、試料１は試料２に比べて作成時のエネルギーコストを削減することができた。更に、試料１では鉛を含むガラスペーストを使用していないので鉛フリーが求められる電子機器の用途に好適である。

１板状基板
２１対の上面電極
３抵抗体
４第１の樹脂層
５切込部
６第２の樹脂層

Claims

トリミングされた抵抗体の表面に第１の樹脂層によるアンダーコート層と、第２の樹脂層によるオーバーコート層とを有することを特徴とするチップ抵抗器。
抵抗体の表面に第１の樹脂ペーストを印刷して加熱硬化することで第１の樹脂層を成膜する工程と、前記第１の樹脂層の上から前記第１の樹脂層と共に前記抵抗体をトリミングする工程と、前記トリミング後の前記第１の樹脂層の表面に第２の樹脂ペーストを印刷して加熱硬化することで第２の樹脂層を成膜する工程とを有することを特徴とするチップ抵抗器の製造方法。