JP2019102562A

JP2019102562A - 金属板抵抗器およびその製造方法

Info

Publication number: JP2019102562A
Application number: JP2017229820A
Authority: JP
Inventors: 祥吾中山; Shogo Nakayama
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-06-24

Abstract

【課題】本発明は、抵抗値およびＴＣＲを低くすることができる金属板抵抗器を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の金属板抵抗器は、金属で構成された抵抗体１１と、前記抵抗体１１の両端面１１ｃに形成され、前記抵抗体１１より低い比抵抗の金属で形成された一対の電極１２ａ、１２ｂと、前記抵抗体１１の一面１１ａおよび前記一面１１ａと対向する他面１１ｂに形成された保護膜１３ａ、１３ｂとを備え、前記抵抗体１１の長さと前記保護膜１３ａ、１３ｂの長さが略等しい。【選択図】図１

Description

本発明は、スマートフォン、タブレットに代表される情報通信機器において、一対の電極間の電圧を測定することによって電流量を検出する目的で使用される金属板抵抗器およびその製造方法に関する。

従来の金属板抵抗器は、図８に示すように、ＣｕＮｉからなる金属板で構成された抵抗体１と、前記抵抗体１の下面１ａ両端部に形成されＣｕで構成された一対の電極２ａ、２ｂと、はんだ付け性良化のためのめっき層３と、前記抵抗体１の下面１ａにおいて一対の電極２ａ、２ｂ間に形成された第１の保護膜４と、前記抵抗体１の上面１ｂに形成された第２の保護膜５とで構成していた。

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２００４−３１１７４７号公報

上記従来の構成においては、一対の電極２ａ、２ｂと抵抗体１の一対の電極２ａ、２ｂ間における下面近傍にしか電流が流れないため、抵抗値を低くできず、さらに、金属板抵抗器全体のＴＣＲ（抵抗温度係数）に、ＴＣＲが４３００×１０⁶／℃と大きな銅からなる一対の電極２ａ、２ｂのＴＣＲが寄与する割合が大きくなるため、抵抗値を低くするほどＴＣＲが大きくなるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、抵抗値およびＴＣＲを低くすることができる金属板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。

第１の態様に係るチップ抵抗器は、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、前記抵抗体より低い比抵抗の金属で形成された一対の電極と、前記抵抗体の一面および前記一面と対向する他面に形成された保護膜とを備え、前記抵抗体の長さと前記保護膜の長さが実質的に等しい。

第２の態様に係るチップ抵抗器では、第１の態様において、前記抵抗体を、第１抵抗部と、前記第１抵抗部の両端面に形成され前記第１抵抗部より低い比抵抗の金属で形成された第２抵抗部とで構成した。

第３の態様に係るチップ抵抗器の製造方法は、金属からなるシート状抵抗体の上面に一定間隔で縦方向、および前記縦方向と交わる横方向に、前記シート状抵抗体を貫通しない複数の凹部を形成する工程と、前記凹部の内部に樹脂を充填して樹脂層する工程と、前記樹脂層の内部に前記樹脂層より幅が小さい溝部を形成する工程と、前記シート状抵抗体の裏面を前記凹部が露出するまで研磨する工程と、前記シート状抵抗体の上面および裏面に一対の電極を形成する工程とを備えた。

第４の態様に係るチップ抵抗器の製造方法は、第１抵抗部と、前記第１抵抗部の上面と裏面に前記第１抵抗体より低い比抵抗の金属で形成された第２抵抗部とを接合したシート状接合体の上面に一定間隔で縦方向、および前記縦方向と交わる横方向に、前記第１抵抗部と上面側の前記第２抵抗部とを貫通し、裏面側の第２抵抗部の裏面まで貫通しない複数の凹部を形成する工程と、前記凹部の内部に樹脂を充填して樹脂層する工程と、前記樹脂層の内部に前記樹脂層より幅が小さい溝部を形成する工程と、前記シート状接合体の裏面を前記凹部が露出するまで研磨する工程とを備えた。

本発明の金属板抵抗器は、一対の電極が抵抗体の端面に構成されるため、厚み方向における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、容易に抵抗値を低くすることができ、また、温度上昇すると一対の電極の抵抗値が高くなるため、抵抗体の端面側に流れる電流がさらに増え、これにより、測定される抵抗値が低くなるため、測定抵抗値に対する一対の電極の影響が低下し、ＴＣＲが下がるという効果が得られるものである。

本開示の一実施の形態における金属板抵抗器の断面図図１のＡ−Ａ線断面図同金属板抵抗器の製造方法を示す図同金属板抵抗器の製造方法を示す図同金属板抵抗器の製造方法を示す図同金属板抵抗器の他の例の断面図同金属板抵抗器の製造方法を示す図従来の金属板抵抗器の断面図

図１は本開示の一実施の形態における金属板抵抗器の断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。

一実施の形態における金属板抵抗器は、図１、図２に示すように、金属板で構成された抵抗体１１と、抵抗体１１の長さ方向Ｘの両端面１１ｃに形成され、抵抗体１１より低い比抵抗の金属で形成された一対の電極１２ａ、１２ｂと、抵抗体１１の一面（上面）１１ａおよび一面１１ａと対向する他面（裏面）１１ｂに形成された第１の保護膜１３ａ、１３ｂとを備え、抵抗体１１の長さと第１の保護膜１３ａ、１３ｂの長さが実質的に同一になっている。

上記構成において、前記抵抗体１１は、比較的電気抵抗率が高くＴＣＲが低い金属、例えばニクロム、銅ニッケル、マンガニン等からなる金属で構成されている。

この抵抗体１１は、厚み方向Ｚで所定間隔を隔てた上面（一面）１１ａと裏面（一面と対向する他面）１１ｂを有する。なお、抵抗値調整する場合は、抵抗体１１の裏面１１ｂ側に、抵抗体１１を貫通しないスリット（図示せず）を形成する。

また、前記一対の電極１２ａ、１２ｂは、抵抗体１１より電気抵抗率（比抵抗）が低くＴＣＲが高い銅、銀等の金属で構成されている。この一対の電極１２ａ、１２ｂは、厚膜材料またはめっきで構成されている。

さらに、前記第１の保護膜１３ａ、１３ｂは、一対の電極１２ａ、１２ｂの間に抵抗体１１の露出する上面１１ａ、裏面１１ｂを覆うように設けられ、エポキシ樹脂等からなる
厚膜材料で構成されている。

すなわち、抵抗体１１の上面１１ａには第１の保護膜１３ａが設けられ、抵抗体１１の裏面１１ｂには他の第１の保護膜１３ｂが設けられている。

また、抵抗体１１の長さと第１の保護膜１３ａ、１３ｂの長さが実質的に等しく、一対の電極１２ａ、１２ｂは、抵抗体１１の両端面１１ｃおよび第１の保護膜１３ａ、１３ｂの両端面１３ｃと接している。さらに、厚み方向Ｚ（Ｚ方向）において、第１の保護膜１３ａ、１３ｂはそれぞれ一対の電極１２ａ、１２ｂと面一になっている。

図２は、図１のＡ−Ａ線断面図で、厚み方向Ｚに沿って切断した場合を示している。

図２に示すように、幅方向Ｙにおいて、抵抗体１１のＹ方向に離れる側面も第２の保護膜１３ｄで被覆する。第２の保護膜１３ｄは一対の電極１２ａ、１２ｂのＹ方向に離れる側面にも形成する。

そして、一対の電極１２ａ、１２ｂが第１、第２の保護膜１３ａ、１３ｂ、１３ｄから露出する面に一体的にめっき層１４が形成されている。このめっき層１４は、ニッケルめっき、すずめっきで構成される。

以下、本発明の一実施の形態における金属板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）（ｂ）に示すように、ＣｕＭｎＮｉ等からなる金属で構成されたシート状抵抗体２１を用意する。シート状抵抗体２１は金属板抵抗器の抵抗体１１に対応する。

ここで、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

次に、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、ダイシングによって、シート状抵抗体２１の上面に横方向、および横方向と直交する縦方向それぞれに一定間隔で帯状に複数の凹部２２を形成する。凹部２２はシート状抵抗体２１の途中まで形成し、貫通はしない。

ここで、図３（ｃ）は上面図、図３（ｄ）は、図３（ｃ）のＣ−Ｃ線断面図である。

次に、図４（ａ）（ｂ）に示すように、凹部２２の内部にエポキシ樹脂を充填して樹脂層２３を形成する。樹脂層２３は、第１、第２の保護膜１３ａ、１３ｂ、１３ｄに対応する。このとき、図４（ａ）（ｂ）では、シート状抵抗体２１の上面２１ａにも樹脂層２３を形成するが、必ずしもその必要はない。

ここで、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。

次に、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、ダイシングによって、樹脂層２３の中央部に溝部２４を形成する。溝部２４は、シート状抵抗体２１の途中まで形成し、貫通はしない。また、溝部２４の幅は凹部２２の幅より小さく、溝部２４は凹部２２からはみ出ない。さらに、溝部２４の深さは樹脂層２３の深さと同じか深くなっている。

ここで、図４（ｃ）は上面図、図４（ｄ）は、図４（ｃ）のＥ−Ｅ線断面図、である。

次に、図５（ａ）に示すように、シート状抵抗体２１の上面２１ａに形成された樹脂層
２３をシート状抵抗体２１の上面２１ａが露出するまで研磨し、シート状抵抗体２１の裏面２１ｂを樹脂層２３が露出するまで研磨する。

この結果、図５（ｂ）示すような、シート状抵抗体２１に樹脂層２３が形成された状態のものに１つ１つに分割され、また、シート状抵抗体２１（抵抗体１１）と樹脂層２３（第１の保護膜１３ａ、１３ｂ）の長さが等しくなる。

上述したように、一対の電極１２ａ、１２ｂを上下方向に抵抗体１１に形成できる。

その後、図５（ｃ）に示すように、シート状抵抗体２１の上面２１ａ、裏面２１ｂ側に電極層２５を形成し、その後、電極層２５の周囲にめっき層１４を形成して、個辺状の金属板抵抗器を得る。

なお、説明を簡単にするために、図３〜図５では個辺状の金属板抵抗器が、縦３列、横２列に形成される部分を示す。

上記したように一実施の形態における金属板抵抗器においては、一対の電極１２ａ、１２ｂが抵抗体１１の端面１１ｃ全面（厚み方向Ｚにおいて全面）に構成されるため、厚み方向Ｚにおける抵抗体１１内部の電流密度が均一になり、これにより、一対の電極１２ａ、１２ｂ間に均一で多くの電流が流れるため、容易に抵抗値を低くすることができ、また、温度上昇すると一対の電極の抵抗値が高くなるため、抵抗体の端面１１ｃ側に流れる電流がさらに増え、これにより、測定される抵抗値が低くなるため、測定抵抗値に対する一対の電極１２ａ、１２ｂの影響が低下し、ＴＣＲが下がるという効果が得られるものである。

また、抵抗体１１の上下に一対の電極１２ａ、１２ｂを形成しているため、抵抗体１１のＺ方向の厚みが抵抗体１１全体の長さに対応し、これにより、抵抗体１１の長さを容易に短くすることができ、小型の金属板抵抗器を容易に実現できる。そして、このような金属板抵抗器を安価で寸法精度が精度良く、大量に生産できる。

なお、図６に示すように、抵抗体１１を、第１抵抗部１５と、第１抵抗部１５の両端部に形成され第１抵抗部１５より低い比抵抗の金属で形成された第２抵抗部１６、１７とで構成してもよい。

すなわち、第２抵抗部１６、第１抵抗部１５、他の第２抵抗部１７を直列に接続することになる。

この構成によって、第１抵抗部１５の発熱部となる部分と、放熱部分となる第２抵抗部１６、１７との距離が近くなり、放熱がよくなるため、高電力化が図れる。

また、第２抵抗部１６、１７を一対の電極１２ａ、１２ｂとして使用できる。この場合、抵抗体１１の両端面１１ｃの一対の電極１２ａ、１２ｂが不要となり、これにより、さらなる小型化が実現できる。

製造方法としては、まず、図７（ａ）に示すように、第１抵抗部１５に対応するシート状抵抗体２１の上面と裏面に第２抵抗部１６、１７に対応する金属層２６ａ、２６ｂを接合したシート状接合体２７を用意する。シート状抵抗体２１と金属層２６ａ、２６ｂとはクラッド接合により接合する。

この後、図３（ｃ）〜図５（ａ）に示した方法と同様にする。なお、凹部２２は、シー
ト状接合体２７のシート状抵抗体２１（第１抵抗部１５）と上面側の金属層２６ａ（第２抵抗部１６）とを完全に貫通し、裏面側の金属層２６ｂ（第２抵抗部１７）の途中まで貫通する。裏面側の金属部２６ｂの裏面までは貫通しない。

この結果、図７（ｂ）に示すように、上下方向に、上面側の金属部２６ａ、シート状抵抗体２１、裏面側の金属部２６ｂが順に接続され、これに樹脂層２３が形成されたものが設けられる。

この後、図５（ｃ）と同様に、上面側の金属部２６ａの上面、裏面側の金属部２６ｂの裏面に電極層２５を形成して一対の電極１２ａ、１２ｂを設け、電極層２５の周囲にめっき層１４を形成して、個辺状の金属板抵抗器を得る。

また、この製造方法によって、抵抗部１５の上下に金属部２６ａ、２６ｂを形成できるため、抵抗体１１全体の長さを容易に短くすることができ、これにより、小型の金属板抵抗器を容易に実現できる。

さらに、研磨する工程で研磨ばらつきによる抵抗値変動が抑制でき、抵抗値精度が向上する。

本発明に係る金属板抵抗器は、抵抗値およびＴＣＲを低くすることができるという効果を有するものであり、スマートフォン、タブレットに代表される情報通信機器の電流検出用途として使用される金属板抵抗器等として有用である。

１１抵抗体
１２ａ、１２ｂ一対の電極
１３ａ、１３ｂ第１の保護膜
２１シート状抵抗体
２２凹部
２３樹脂層
２４溝部
２５電極層

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、前記抵抗体より低い比抵抗の金属で形成された一対の電極と、前記抵抗体の一面および前記一面と対向する他面に形成された保護膜とを備え、前記抵抗体の長さと前記保護膜の長さが実質的に等しい金属板抵抗器。
前記抵抗体を、第１抵抗部と、前記第１抵抗部の両端面に形成され前記第１抵抗部より低い比抵抗の金属で形成された第２抵抗部とで構成した請求項１に記載の金属板抵抗器。
金属からなるシート状抵抗体の上面に一定間隔で縦方向、および前記縦方向と交わる横方向に、前記シート状抵抗体を貫通しない複数の凹部を形成する工程と、前記凹部の内部に樹脂を充填して樹脂層する工程と、前記樹脂層の内部に前記樹脂層より幅が小さい溝部を形成する工程と、前記シート状抵抗体の裏面を前記凹部が露出するまで研磨する工程と、前記シート状抵抗体の上面および裏面に一対の電極を形成する工程とを備えた金属板抵抗器の製造方法。
第１抵抗部と、前記第１抵抗部の上面と裏面に前記第１抵抗体より低い比抵抗の金属で形成された第２抵抗部とを接合したシート状接合体の上面に一定間隔で縦方向、および前記縦方向と交わる横方向に、前記第１抵抗部と上面側の前記第２抵抗部とを貫通し、裏面側の第２抵抗部の裏面まで貫通しない複数の凹部を形成する工程と、前記凹部の内部に樹脂を充填して樹脂層する工程と、前記樹脂層の内部に前記樹脂層より幅が小さい溝部を形成する工程と、前記シート状接合体の裏面を前記凹部が露出するまで研磨する工程とを備えた金属板抵抗器の製造方法。