JP2023159217A - チップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト及びチップ抵抗器 - Google Patents
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Abstract
【課題】チップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト及びチップ抵抗器を提供する。【解決手段】本発明の一実施例に係るチップ抵抗器1000の抵抗層130形成用ペーストは、銅系合金粉末と、銅系合金粉末対比0wt%超過10wt%以下のニッケル粉末とを含み、ガラスを含まない。【選択図】図2
Description
本発明は、チップ抵抗器(chip resistor)の抵抗層形成用ペースト及びチップ抵抗器に関する。
近年、電子機器の機能が多様になることによりチップ形状の抵抗器が多く使用されている。例として、チップ抵抗器は、バッテリの過充電防止及びバッテリ残量検出のために用いられることができる。
精密な電流検出のために、チップ抵抗器の抵抗層には、低い抵抗や低い抵抗温度係数(Temperature coefficient of Resistance、TCR)が要求される。
通常、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストは、焼結中の酸化雰囲気に非常に敏感な合金を含んでおり、基板との接着力が問題となっている。
本発明の一実施例によれば、薄型化されても基板との接着力が確保された抵抗層を有するチップ抵抗器が提供される。
本出願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明白に表現しない限り、複数の表現を含む。
本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、1つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたもの等の存在または付加可能性を予め排除するものではないことを理解しなくてはならない。
また、明細書の全般にわたって、「上に」とは、対象部分の上または下に位置することを意味し、必ずしも重力方向を基準にして上側に位置することを意味するものではない。
また、「結合」とは、各構成要素の間の接触関係において、各構成要素が物理的に直接接触する場合のみを意味するものではなく、他の構成が各構成要素の間に介在され、該他の構成に構成要素がそれぞれ接触している場合まで包括する概念として使用する。
図面に示した各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜上任意に示したものであって、本発明が必ずしもそれらに限定されるものではない。
以下、本発明に係るチップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト及びチップ抵抗器の実施例を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素には同一の図面符号を付し、これに対する重複説明を省略する。
<チップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト>
本発明の一実施例に係るチップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストは、銅系合金粉末及びニッケル(Ni)粉末を含み、ガラス(glass)を含まない。
本明細書において銅系合金とは、その組成に銅が含まれた合金を意味する。
銅系合金は、銅-マンガン-錫(Cu-Mn-Sn)を含むことができる。すなわち、銅系合金は、ゼラニン(Zeranin)であってもよい。または、銅系合金は、銅-マンガン-ニッケル(Cu-Mn-Ni)を含むことができる。すなわち、銅系合金は、マンガニン(Manganin)であってもよい。
通常のチップ抵抗器の場合、基板と抵抗層との接着力を確保するために、ガラスを含む1次抵抗層形成用ペーストと、ガラスを含まない2次抵抗層形成用ペーストとを併せて使用する。
すなわち、抵抗層形成用ペーストの電気伝導性成分である銅系合金の場合は、焼結中の酸化雰囲気に非常に敏感であるため、最大限強い還元雰囲気で作業する必要があるが、無機接着剤であるガラスの場合は還元雰囲気で焼結する場合、流動性が劣るので、1次抵抗層形成用ペーストと2次抵抗層形成用ペーストとを併行して使用することが一般的である。これにより、通常のチップ抵抗器の抵抗層は、1次抵抗層形成用ペーストで形成された第1抵抗層、及び2次抵抗層形成用ペーストで形成された第2抵抗層を含むことになる。
しかし、このようによると、抵抗層全体の厚さが厚くなり、チップ抵抗器の形成工程が複雑になる。
本実施例のチップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストを用いる場合は、ペーストにガラスが含まれなくても、基板と抵抗層との接着力を確保することができる。これにより、抵抗層全体の厚さが薄型化され、チップ抵抗器の形成工程が簡単になることができる。
本実施例に添加されたニッケル(Ni)粉末の量は、銅系合金対比0wt%超過10wt%以下である。ここで、ニッケル(Ni)粉末の直径は、300nm以下である。
図1の(a)~(d)は、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストに含まれたニッケルの重量比(wt%)に応ずる抵抗層と基板との界面を示す図である。
図1の(a)は、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストにニッケルが含まれていない場合を示す。
図1の(b)は、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストにニッケルが、銅系合金対比3wt%含まれている場合を示す。
図1の(c)は、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストにニッケルが銅系合金対比5wt%含まれている場合を示す。
図1の(d)は、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストにニッケルが銅系合金対比7wt%含まれている場合を示す。
一方、図1の(b)~(d)の場合、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストに含まれているニッケル粉末の直径は、180nmである。
図1の(a)~(d)を参照すると、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストに含まれているニッケルの銅系合金対比重量比が増加するほど、抵抗層と基板との界面で接着力が強化されることが分かる。すなわち、図1の(a)の場合、抵抗層と基板との界面にボイド(void)が存在して接着力が低いが、図1の(b)から(d)に行くほど抵抗層と基板との界面でのボイドが減少し、接着力が強化することが分かる。
チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストに含まれているニッケルの銅系合金対比重量比が10wt%を超過する場合、シート抵抗自体は低くなるが、抵抗温度係数(Temperature coefficient of Resistance、TCR )が高くなるという問題点が発生する。
ニッケル粉末の直径が300nm以上である場合、抵抗層形成用ペーストの焼結性が低減し、抵抗層と基板との界面でのボイドが発生する可能性が高くなる。
<チップ抵抗器>
図2は、本発明の一実施例に係るチップ抵抗器を概略的に示す図である。
図3は、図2のA-A'線に沿った断面を示す図である。
図4及び図5のそれぞれは、本発明の一実施例に係るチップ抵抗器に適用される抵抗層、第1電極及び第2電極を概略的に示す平面図である。
図2から図5を参照すると、本発明の一実施例に係るチップ抵抗器は、基板110、第1電極121、第2電極122、抵抗層130、及び保護層140を含む。
基板110は、電極及び抵抗層を実装するための空間を提供することができる。例えば、基板110は、セラミック材料からなる電気絶縁性基板であってもよい。セラミック材料は、アルミナ(Al2O3)であってもよいが、絶縁性、放熱性、抵抗層との密着性に優れた材料であれば、特に制限はない。
第1電極121は、基板110の一面に配置される。第2電極122は、基板110の一面に、第1電極121と分離されるように配置される。すなわち、第1電極121と第2電極122とは、互いに離隔して基板の一面にそれぞれ配置される。
第1電極121及び第2電極122は、銅、銅合金を用いて、低い抵抗値に具現することができる。
抵抗層130は、基板110の一面に配置され、第1電極121と第2電極122とを互いに接続する。すなわち、第1電極121と第2電極122とは、抵抗層130により互いに電気的に接続される。
抵抗層130は、銅系合金と、銅系合金対比0wt%超過10wt%以下のニッケルとを含み、ガラスを含まない。
銅系合金は、銅-マンガン-錫(Cu-Mn-Sn)を含むことができる。すなわち、銅系合金は、ゼラニン(Zeranin)であってもよい。または、銅系合金は、銅-マンガン-ニッケル(Cu-Mn-Ni)を含むことができる。すなわち、銅系合金は、マンガニン(Manganin)であってもよい。
通常のチップ抵抗器の場合、基板と抵抗層との接着力を確保するためにガラスを含む1次抵抗層とガラスを含まない2次抵抗層とで形成される。
すなわち、抵抗層形成用ペーストの電気伝導性成分である銅系合金の場合は、焼結中の酸化雰囲気に非常に敏感であるため、最大限に強い還元雰囲気で作業する必要があるが、無機接着剤であるガラスの場合は、還元雰囲気で焼結すると流動性が劣るので、1次抵抗層形成用ペーストと2次抵抗層形成用ペーストとを併行して使用することが一般的である。これにより、通常のチップ抵抗器の抵抗層は、1次抵抗層形成用ペーストで形成された第1抵抗層、及び2次抵抗層形成用ペーストで形成された第2抵抗層を含むことになる。
しかし、このようにすると、抵抗層全体の厚さが厚くなり、チップ抵抗器の形成工程が複雑になる。
本実施例で適用する抵抗層130は、通常のチップ抵抗器の抵抗層とは異なって、ガラスを含まずに基板との接着力を確保することができる。
抵抗層に含まれるニッケルの銅系合金対比重量比が、10wt%を超過する場合、シート抵抗自体は低くなるが、抵抗温度係数が高くなるという問題点が発生する。
図4及び図5を参照すると、抵抗層130の抵抗値は、抵抗層130に溝Rを形成することにより微細に調整することができる。すなわち、抵抗層130の抵抗値は、トリミング(trimming)作業により微細に調整することができる。
トリミング作業は、抵抗層130に対して溝Rを形成しながら、抵抗層130の抵抗値を同時に測定し、抵抗値が目標抵抗値に近くなると溝Rの形成を中断することにより、抵抗層130の抵抗値を調整する作業を意味する。
溝Rは、レーザで形成することができる。レーザは、抵抗層130の端から抵抗層130の内側に溝Rを形成することができる。溝Rの長さが長くなるほど、抵抗層130の抵抗値は大きくなることができる。
抵抗層130の抵抗値が目標抵抗値に近くなると、レーザは移動方向を変更することができる。例として、溝は、図5に示すように、L字状に形成することができる。
レーザの移動方向が変更された後の溝Rの長さが長くなることに応ずる抵抗層130の抵抗値の上昇率は、レーザの移動方向が変更される前の溝Rの長さが長くなることに応ずる抵抗層130の抵抗値の上昇率より低くなり得る。このため、レーザの移動方向が変更された後に、抵抗層130の抵抗値はより精密に調整されることができる。
保護層140は、抵抗層130を保護するために、抵抗層130の一面に配置される。
保護層140は、エポキシ、フェノール樹脂、ガラス材質等を含むことができる。保護層140は、本実施例に係るチップ抵抗器1000を外部から保護することができる。
保護層140は、図3に示すように、抵抗層130の一面に形成され、第1電極121及び第2電極122のそれぞれの少なくとも一部の上に延長された形態に形成可能であるが、これに制限されることはない。保護層140が抵抗層130の一面に形成され、第1電極121及び第2電極122のそれぞれの少なくとも一部の上に延長される形態に形成される場合、基板110と抵抗層130との結合力を補うことができる。
本実施例に係るチップ抵抗器1000は、第3電極123、第4電極124、第1金属カバー161、及び第2金属カバー162をさらに含むことができる。
第3電極123及び第4電極124は、それぞれ第1及び第2電極121、122の配置を補助することができる。例えば、基板110の両側面にU状の第1及び第2金属カバー161、162を嵌合することができる。第1及び第2金属カバー161、162は、第1及び第2電極121、122を押して固定させることができる。このとき、第3及び第4電極123、124は、基板110の他面に予め形成されて、第1及び第2金属カバー161、162により押されることになる。これにより、第1及び第2電極121、122は、安定的に固定されることができる。
また、第3及び第4電極123、124により、電極121、122、123、124の総面積が広くなることにより、第1及び第2電極121、122の抵抗値はさらに低くなることができる。これにより、本発明の一実施例に係るチップ抵抗器の総抵抗値は、さらに低くなることができる。
図6は、本発明の他の実施例に係るチップ抵抗器を概略的に示す図である。
図7は、図6の B-B'線に沿った断面を示す図である。
一方、図7には、説明の便宜上、図6の第1及び第2金属カバー161、162を図示しない。
図6及び図7を参照すると、本実施例に係るチップ抵抗器は、本発明の一実施例に係るチップ抵抗器と比べると、上面電極151、152及び保護層141、142が異なる。よって、以下では、上面電極151、152及び保護層141、142を中心に説明する。
第1上面電極151及び第2上面電極152は、それぞれ第1電極121及び第2電極122に形成される。すなわち、第1上面電極151は第1電極121に形成され、第2上面電極152は第2電極122に形成される。
第1及び第2上面電極151、152は、第1及び第2電極121、122と外部との間の電流伝達のための配線機能を果たすことができる。
第1上面電極151及び第2上面電極152は、それぞれ第1電極121または第2電極122と抵抗層130との間に介在される介在部cと、介在部cから抵抗層130の一面の少なくとも一部に延長される延長部dとを含むことができる。すなわち、第1上面電極151は、第1電極121と抵抗層130との間に介在される第1介在部cと、第1介在部cから抵抗層130の一面の少なくとも一部に延長される第1延長部dとを含む。第2上面電極152は、第2電極122と抵抗層130との間に介在される第2介在部cと、第2介在部cから抵抗層130の一面の少なくとも一部に延長される第2延長部dとを含む。
この場合、第1及び第2上面電極151、152のそれぞれが、電極121、122と抵抗層130との間に形成され、抵抗層130の一面の少なくとも一部上に延長されるので、抵抗層130と基板110との結合力をさらに向上させることができる。また、第1及び第2上面電極151、152は、金属の特性である高い熱伝導度を用いて、抵抗層130で発生した熱を効率的に発散させることができる。
保護層140は、抵抗層130の一面及び延長部dに形成される第1保護層141と、第1保護層141に形成される第2保護層142とを含むことができる。
第1保護層141及び第2保護層142のそれぞれは、エポキシ、フェノール樹脂、ガラス材質等を含むことができる。保護層140は、本実施例に係るチップ抵抗器2000を外部から保護することができる。
保護層を複数形成し、上面電極が保護層に陥入される構造に形成されるので、本実施例に係るチップ抵抗器2000は、各構成間の結合力を向上させることができる。
以上、本発明の一実施例について説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば特許請求の範囲に記載した本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更または削除等により本発明を多様に修正及び変更することができ、これも本発明の権利範囲内に含まれるものといえよう。
ここで、本実施形態に係る発明の例を項目として記載する。
[項目1]
銅系合金粉末を含むチップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストにおいて、
前記銅系合金粉末対比0wt%超過10wt%以下のニッケル粉末をさらに含み、
ガラスを含まない、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト。
[項目2]
前記銅系合金は、銅-マンガン-錫(Cu-Mn-Sn)を含む項目1に記載のチップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト。
[項目3]
前記ニッケル粉末の直径は、300nm以下である項目1または2に記載のチップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト。
[項目4]
基板と、
前記基板の一面に配置された第1電極と、
前記基板の一面に、前記第1電極と分離されるように配置された第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極とを互いに接続するように、前記基板の一面に配置される抵抗層と、
前記抵抗層を保護するために前記抵抗層の一面に配置される保護層と、を含み、
前記抵抗層は、
銅系合金と、前記銅系合金対比0wt%超過10wt%以下のニッケルとを含み、ガラスを含まないチップ抵抗器。
[項目5]
前記銅系合金は、銅-マンガン-錫(Cu-Mn-Sn)を含む項目4に記載のチップ抵抗器。
[項目6]
前記保護層は、
前記抵抗層の一面に形成される第1保護層と、
前記第1保護層の一面に形成される第2保護層と、を含む項目4または5に記載のチップ抵抗器。
[項目7]
前記抵抗層は、溝(groove)を有する項目4から6のいずれか一項に記載のチップ抵抗器。
[項目8]
前記第1電極及び第2電極にそれぞれ形成される上面電極をさらに含む項目4から6のいずれか一項に記載のチップ抵抗器。
[項目9]
前記上面電極のそれぞれは、
前記第1電極または前記第2電極と前記抵抗層との間に介在される介在部と、
前記介在部から前記抵抗層の一面の少なくとも一部に延長される延長部と、を含む項目8に記載のチップ抵抗器。
[項目10]
前記保護層は、
前記抵抗層の一面及び前記延長部に形成される第1保護層と、
前記第1保護層に形成される第2保護層と、を含む項目9に記載のチップ抵抗器。
ここで、本実施形態に係る発明の例を項目として記載する。
[項目1]
銅系合金粉末を含むチップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストにおいて、
前記銅系合金粉末対比0wt%超過10wt%以下のニッケル粉末をさらに含み、
ガラスを含まない、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト。
[項目2]
前記銅系合金は、銅-マンガン-錫(Cu-Mn-Sn)を含む項目1に記載のチップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト。
[項目3]
前記ニッケル粉末の直径は、300nm以下である項目1または2に記載のチップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト。
[項目4]
基板と、
前記基板の一面に配置された第1電極と、
前記基板の一面に、前記第1電極と分離されるように配置された第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極とを互いに接続するように、前記基板の一面に配置される抵抗層と、
前記抵抗層を保護するために前記抵抗層の一面に配置される保護層と、を含み、
前記抵抗層は、
銅系合金と、前記銅系合金対比0wt%超過10wt%以下のニッケルとを含み、ガラスを含まないチップ抵抗器。
[項目5]
前記銅系合金は、銅-マンガン-錫(Cu-Mn-Sn)を含む項目4に記載のチップ抵抗器。
[項目6]
前記保護層は、
前記抵抗層の一面に形成される第1保護層と、
前記第1保護層の一面に形成される第2保護層と、を含む項目4または5に記載のチップ抵抗器。
[項目7]
前記抵抗層は、溝(groove)を有する項目4から6のいずれか一項に記載のチップ抵抗器。
[項目8]
前記第1電極及び第2電極にそれぞれ形成される上面電極をさらに含む項目4から6のいずれか一項に記載のチップ抵抗器。
[項目9]
前記上面電極のそれぞれは、
前記第1電極または前記第2電極と前記抵抗層との間に介在される介在部と、
前記介在部から前記抵抗層の一面の少なくとも一部に延長される延長部と、を含む項目8に記載のチップ抵抗器。
[項目10]
前記保護層は、
前記抵抗層の一面及び前記延長部に形成される第1保護層と、
前記第1保護層に形成される第2保護層と、を含む項目9に記載のチップ抵抗器。
110 基板
121 第1電極
122 第2電極
123 第3電極
124 第4電極
130 抵抗層
140 保護層
141 第1保護層
142 第2保護層
151 第1上面電極
152 第2上面電極
161 第1金属カバー
162 第2金属カバー
c 介在部
d 延長部
R 溝
1000、2000 チップ抵抗器
121 第1電極
122 第2電極
123 第3電極
124 第4電極
130 抵抗層
140 保護層
141 第1保護層
142 第2保護層
151 第1上面電極
152 第2上面電極
161 第1金属カバー
162 第2金属カバー
c 介在部
d 延長部
R 溝
1000、2000 チップ抵抗器
Claims (7)
- 基板と、
前記基板の一面に配置された第1電極と、
前記基板の一面に、前記第1電極と分離されるように配置された第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極とを互いに接続するように、前記基板の一面に配置される抵抗層と、
前記抵抗層を保護するために前記抵抗層の一面に配置される保護層と、を含み、
前記抵抗層は、
銅系合金と、前記銅系合金対比0wt%超過10wt%以下のニッケルとを含み、ガラスを含まず、
銅系合金粉末を含むチップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストであって、
前記銅系合金粉末対比0wt%超過10wt%以下のニッケル粉末をさらに含み、
ガラスを含まない、抵抗層形成用ペーストを用いて形成される、チップ抵抗器。 - 前記銅系合金は、銅-マンガン-錫(Cu-Mn-Sn)を含む請求項1に記載のチップ抵抗器。
- 前記保護層は、
前記抵抗層の一面に形成される第1保護層と、
前記第1保護層の一面に形成される第2保護層と、を含む請求項1または2に記載のチップ抵抗器。 - 前記抵抗層は、溝(groove)を有する請求項1から3のいずれか一項に記載のチップ抵抗器。
- 前記第1電極及び第2電極にそれぞれ形成される上面電極をさらに含む請求項1から4のいずれか一項に記載のチップ抵抗器。
- 前記上面電極のそれぞれは、
前記第1電極または前記第2電極と前記抵抗層との間に介在される介在部と、
前記介在部から前記抵抗層の一面の少なくとも一部に延長される延長部と、を含む請求項5に記載のチップ抵抗器。 - 前記保護層は、
前記抵抗層の一面及び前記延長部に形成される第1保護層と、
前記第1保護層に形成される第2保護層と、を含む請求項6に記載のチップ抵抗器。
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