JP3234107B2

JP3234107B2 - 薄膜抵抗体及びその製造方法

Info

Publication number: JP3234107B2
Application number: JP20178294A
Authority: JP
Inventors: 秀昭武田
Original assignee: Uchiya Thermostat Co Ltd
Current assignee: Uchiya Thermostat Co Ltd
Priority date: 1994-08-26
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2016-12-04
Also published as: JPH0864402A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気回路に用いられる
抵抗体であって、薄膜状の抵抗材料の両面に電極が設け
られ、電流が薄膜状抵抗材料の厚さ方向に流れる薄膜抵
抗体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気回路に用いられる抵抗体の多
くは、プレーナ型に代表されるような抵抗体の面に沿っ
た方向に電流が流れる形式のものであった。最も良く用
いられる炭素被膜抵抗は、その代表例である。一方、抵
抗体の厚さ方向に電流が流れるサンドイッチ型の抵抗体
の代表例としては、正特性サーミスタ（ＰＴＣ）があげ
られる。

【０００３】図９に一般的な薄膜抵抗体の従来例を模式
的に示す。図示されているように、薄板状の抵抗材料１
の上下両面に、それぞれ電極２ａ，２ｂを形成する。薄
板状の抵抗材料１がシート状またはフィルム状であって
も同様である。これらの電極はそれぞれ図示しない外部
の電気回路に接続される。ここで、抵抗体の外形寸法が
規定されていれば、抵抗値Ｒは、抵抗材料の厚みをｔ、
電極面積をＳ、抵抗材料の体積抵抗率をρとすると、Ｒ
＝ρ（ｔ／Ｓ）により計算される。

【０００４】図１０には、図９の薄膜抵抗体に比べ、抵
抗材料の厚みを薄くし、抵抗値をより小さく設定した薄
膜抵抗体を示す。図９および図１０に示すように、従来
は、板状抵抗材料１の上下面の全面にわたって電極が設
けられていた。

【０００５】これらの電気回路に用いられる抵抗体にお
いて、抵抗値の設定および調整は、材料の体積抵抗率を
変えるか、スリット等により実質的に抵抗体の縦横寸法
を変えることにより行っていた。一方、フィルムやシー
トのような薄膜抵抗材料の厚み方向に通電する構造の抵
抗体においては、材料の体積抵抗率を自由に変更するこ
とは、材料固有の特性のため変更不可であったり、材料
を変更しようとするとコストの面からとりわけ困難であ
り、抵抗体の寸法は外形の制約から変更ができない場合
が多い。従って、抵抗値を自由に変更するための方法
は、実質的になかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑み、特に、平面電極で挟まれた薄い抵抗体の抵抗
値を自由に選択できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、フィルム
状、シート状、薄板状などの抵抗材料を用いて電流を厚
さ方向に流す薄い抵抗体を形成するとき、材料の厚み
や、抵抗率を変えることに加えて、上下の電極の実質的
な有効面積を変えることを組み合わせることにより、任
意の抵抗値をより自由に選択できることに想到した。

【０００８】本発明によれば、薄膜抵抗材料の厚さ方向
に垂直な対向する２面にそれぞれ電極を形成してなり、
該電極の少なくとも一の、該薄膜抵抗材料に接する導体
部分の面積が、該対向する２面の面積よりも小さい薄膜
抵抗体が提供される。このような薄膜抵抗体における電
極は、これらの電極の一部のみが重なり合うように配置
することができる。また、電極のうちの少なくとも一
に、点状または線状の電極導体のない部分を設けること
ができる。この電極導体のない部分は、粒度の荒い導体
を溶射することによっても形成できる。また、電極の少
なくとも一を、前記薄膜抵抗材料の上に置かれた、該電
極より小さい面積を有する絶縁体または高抵抗導体の上
に重ねて形成することができる。本発明の薄膜抵抗体の
電極は、複数の細長い帯状の導体部をほぼ平行に並べて
なる縞状の導体パターンを少なくとも２回重ねて形成す
ることもできる。

【０００９】また、本発明によれば、複数の薄膜抵抗材
料を重ねた構造を有しており、薄膜抵抗材料の厚さ方向
に垂直な外面にある電極および薄膜抵抗材料間に設けら
れた電極の少なくとも一の、薄膜抵抗材料に接する導体
部分の面積が、薄膜抵抗材料の面積よりも小さいことを
特徴とする抵抗体が提供される。このようにして抵抗体
を複合化することにより、より広い抵抗レンジの設定が
可能となる利点がある。また、一定の厚さの抵抗材料を
用いて、所望の厚さを有する薄膜抵抗体を形成すること
ができる。

【００１０】さらに、本発明によれば、薄膜抵抗材料の
厚さ方向に垂直な対向する２面の少なくとも一方に、薄
膜抵抗材料の厚さより大きな間隔を置いて２以上の電極
を設け、対向する２個の電極から構成される抵抗素子が
複数個直列に接続される構成を有することを特徴とする
薄膜抵抗体が提供される。このような構成を採用するこ
とにより、一単位の抵抗体の厚さの中で、実質的に複数
の抵抗体を形成することができ、これらの抵抗体の直列
の接続により、より広い抵抗レンジを設定することがで
きる。したがって、抵抗値の選択の自由度が向上すると
いう利点がある。

【００１１】上記の構成を採用することにより、材料面
での制約が多い、薄い材料を用いた薄膜抵抗体におい
て、目標の抵抗値を容易に実現することができる。フィ
ルム状の薄い抵抗材料の上下面に電極を形成し、抵抗値
を自由に調整しつつ、小さな抵抗体を実現することがで
きる。このような薄い抵抗材料自体にパターンを形成し
ようとすると、非常に細かい打ち抜き加工が要求され、
材料や抵抗値によっては、任意の抵抗値の設定が困難な
場合が生じるが、本発明によれば、このようなパターン
加工が不要となり、小さな抵抗体の形成が容易になる。
本発明の抵抗体を応用して実現できる様々の機能を、下
記の実施例を参照しつつ詳細に説明する。

【００１２】なお、本発明の薄膜抵抗材料の形状は、フ
ィルム状、シート状、または薄板状などである。また、
上記の抵抗材料としては、薄い形状のもの、または薄く
加工できる材料であればよく、ポリアセン、ポリアニリ
ン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性の高分子
体や、カーボン等の微細な粒子を分散させたポリエステ
ル、ポリイミド、ポリエーテル・サルフォン、ポリエー
テル・エーテル・ケトン等の高分子体や、モリブデンシ
リサイド、酸化ルテニウム、ＰＴＣ材料としてのチタン
酸バリウム等の酸化半導体セラミックス等を用いること
ができる。また、電極は、たとえば銀ペーストまたは銅
ペーストのようなペースト状の材料を印刷する印刷法に
より形成することができ、化学的なメッキ法によっても
形成可能である。さらに、真空中で蒸発させた金属を定
着させる物理的な蒸着法や、溶融金属粉体などを用いた
溶射法によって形成することもできる。さらに、本発明
において用いられる絶縁体としては、特に限定されない
が、例えば、ポリイミド系合成樹脂がある。

【００１３】

【実施例】図１から８に、本発明の好ましい実施例を模
式的に示す。これらの図面においては、発明の理解を容
易にするため、上下および横方向の縮尺は必ずしも同一
ではない。これらの実施例を、図９および１０の一般的
な薄膜抵抗体の構成例と対比して説明する。

【００１４】図１に、本発明の実施例１を模式的に示
す。図９および１０に示したように、本発明の各実施例
の薄膜抵抗体は、薄膜抵抗材料１とその上下両面にそれ
ぞれ設けられた電極２ａ、２ｂとからなっている。薄板
状の抵抗材料１がシート状またはフィルム状であっても
よいのは、従来例と同様である。これらの電極２ａ、２
ｂはそれぞれ図示しない外部の電気回路に接続される。

【００１５】図示されているように、上下の電極２ａ、
２ｂの面積が異なっている。すなわち上面の電極２ａの
面積は、下面の電極２ｂよりも小さい。このように電極
の大きさを変化させることにより、抵抗体の電気抵抗と
して実際に機能する部分の大きさは小さくなり、抵抗値
は増大する。また、小さい方の電極２ａを精度よく形成
すれば、薄膜抵抗体全体の面積精度はさほど高くなくて
も、正確な抵抗値を得ることができる。図２に、本発明
の実施例２を示す。ここでは、抵抗材料に形成する電極
２ａ、２ｂの位置を変え、重なりあう面積を変えること
により、抵抗として機能する抵抗材料部分の大きさを小
さくして、抵抗値を大きな値に設定することができる。
図３および４に、実施例３を示す。ここでは、抵抗材料
上に形成する電極２ａに点状の導体がない部分３を複数
設け、有効な電極面積を減少させることにより、抵抗体
全体の大きさを変更することなく、抵抗値を大きな値に
設定することができる。このように電極の有効面積を減
少させることは、溶射法により電極を形成する場合に
は、例えば、ニッケル合金やステンレス合金、コバルト
系合金、アルミニウム、または、それらとＺｎＯなどの
半導体またはアルミナ、ＭｇＯ、スピネル、ムライト、
ジルコニアといった絶縁体粉末の混合物といった電極用
材料の粒子を大きくすることによって、実現することが
できる。図４には、実施例３に用いることができる電極
パターンの一例を示す。

【００１６】図５には、実施例４を示す。ここでは、複
数の細長い帯状の導体部をほぼ平行に並べてなる縞状の
導体パターンを少なくとも２回重ねて形成している。個
々の導体パターン４ａ、４ｂは、互いに交差するように
形成されている。この縞状の導体パターン４ａ、４ｂを
重ねて電極を形成する際に、縞の向きを変更することに
より、重なりの面積を変更することができ、電極の有効
面積を変更および調節することができる。導体パターン
を重ねる回数は、本実施例においては２としたが、３ま
たはそれ以上の導体パターンを重ねることもできる。重
ねる導体パターンは、同一でも、異なったものでも良
い。図６には、実施例５を示す。ここでは、まず、抵抗
材料の表面に、複数の島状の不導体パターンを分布形成
し、その不導体パターンの上に、電極導体を形成するも
のである。図６（ａ）では、抵抗材料の上に島状の不導
体のパターン５が形成されている。図６（ｂ）では、そ
の上に形成された電極導体が、不導体のパターンを覆い
隠している様子を示す。実施例３と同様に、有効な電極
面積を小さくすることができるので、抵抗体全体の大き
さを変更することなく、抵抗値を高めることができる。

【００１７】なお、上記のこれらの実施例において、電
極の材質や、構造によっては、電極を形成した後、レー
ザ等によって、電極に小さな点状または線状の欠落部を
形成することができる。これにより抵抗値の調整を電極
形成後に行うことができる。

【００１８】図７に、実施例６を示す。ここでは、抵抗
材料１１ａ、１１ｂを２層に積層してあり、上層１１ａ
の大きさは、下層１１ｂよりも小さくなっている。上層
の抵抗材料の上面と下層の抵抗材料の下面に電極１２
ａ、１２ｂが設けられているほか、２層の抵抗材料の間
にも導体からなる電極１３が設けられている。このよう
な構成を採用することにより、複数の抵抗体を複合化
し、より広い抵抗レンジの設定ができるという効果があ
る。これらの電極１２ａ、１２ｂ、１３は、上記の実施
例１から５と同様にして形成することができる。また、
好ましくは、２層の抵抗材料１１ａ、１１ｂの間に挟ま
れている電極１３は、それぞれの抵抗材料で発生するジ
ュール熱を拡散し、局部的な温度上昇を防止するため、
２層の抵抗材料の表面に密着するように形成される。抵
抗材料の積層数は、２に限定されるものではなく、必要
に応じて３以上であってもよい。

【００１９】図８に、実施例７を示す。ここでは、抵抗
材料２１の一つの面（図中の下面）に広い第１の電極２
２を設け、抵抗材料２１の厚さに比較して十分大きな間
隔、例えば、厚さの約２倍以上の間隔をおいて、第２お
よび第３の二つの電極２３、２４を他方の面（図中の上
面）に形成する。このような構成を採用することによ
り、第２電極２３と第１電極２２との間、および、第１
電極２２と第３電極２４の間で、それぞれ抵抗体素子が
形成され、第１電極２２によりこれらの抵抗体素子が直
列に接続されて１個の抵抗体を形成している。このよう
な構成を採用することにより、一抵抗体単位の厚さの中
で、複数の抵抗体を形成し、より広い抵抗レンジを設定
できる利点がある。第２電極２３および第３電極２４に
図示しないリード線を接続することにより、外部回路に
接続することができるほか、第１電極２２にもリード線
を接続して、異なる抵抗値を得ることもできる。本実施
例における各電極は、実施例３ないし５の電極を採用す
るのが好ましい。矢印２５および２６は、電流の向きの
一例を示す。図示はしないが、実施例６および７を組み
合わせることにより、平面状基板等に複数の素子を、抵
抗値を調整しつつ集積することも可能である。

【００２０】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、フィル
ム状の薄い抵抗材料の上下に電極を形成し、抵抗値を自
由に調整しつつ、小さな抵抗体を実現することができ
る。打ち抜き加工を要する抵抗材料自体のパターン加工
が不要となり、材料や抵抗値の制限が少ない、小さな抵
抗体の形成が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜抵抗体の実施例１を示す模式的斜
視図である。

【図２】本発明の薄膜抵抗体の実施例２を示す模式的斜
視図である。

【図３】本発明の薄膜抵抗体の実施例３を示す模式的斜
視図である。

【図４】図３の薄膜抵抗体に用いることができる電極の
一例を示す。

【図５】本発明の薄膜抵抗体の実施例４を示す模式的斜
視図である。

【図６】本発明の薄膜抵抗体の実施例５を示す斜視図で
ある。

【図７】本発明の薄膜抵抗体の実施例６を示す斜視図で
ある。

【図８】本発明の薄膜抵抗体の実施例７を示す斜視図で
ある。

【図９】従来の薄膜抵抗体の一例を示す斜視図である。

【図１０】図９の従来の薄膜抵抗体の変形例を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１抵抗体２ａ、２ｂ電極３導体のない部分４ａ、４ｂ導体パターン１１ａ、１１ｂ抵抗材料１２ａ、１２ｂ、１３電極２１抵抗材料２２第１電極２３第２電極２４第３電極２５、２６電流の向き

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】薄膜抵抗材料の厚さ方向に垂直な対抗す
る２面にそれぞれ該面の大きさに対応する電極を形成
し、該電極の少なくとも一が、該薄膜抵抗材料の上に分
布して配設された複数の絶縁体又は前記薄膜抵抗材料よ
り高い抵抗値を有する導体の上に重ねて形成されている
ことを特徴とする薄膜抵抗体。
【請求項２】薄膜抵抗材料の厚さ方向に垂直な対抗す
る２面にそれぞれ電極を形成し、該電極の少なくとも一
が、複数の細長い帯状の導体部をほぼ平行に並べてなる
縞状の導体パターンを少なくとも２回重ねて形成され、
個々の導体パターンは互いに交差するように形成されて
いることを特徴とする薄膜抵抗体。
【請求項３】複数の薄膜抵抗材料を重ねた構造を有し
ており、該薄膜抵抗材料の厚さ方向に垂直な外面にある
電極及び該薄膜抵抗材料間に設けられた電極のうちの少
なくとも一の、該薄膜抵抗材料に接する導体部分の面積
が、該薄膜抵抗材料の面積よりも小さいことを特徴とす
る薄膜抵抗体。
【請求項４】前記薄膜抵抗材料が導電性のある高分子
体である請求項１から３のいずれか一に記載の薄膜抵抗
体。
【請求項５】前記薄膜抵抗材料が導電性のある微細な
粒子を分散させた高分子体である請求項１から３のいず
れか一に記載の薄膜抵抗体。
【請求項６】前記薄膜抵抗材料が導電性のある少なく
とも一種類のセラミックからなる請求項１から３のいず
れか一に記載の薄膜抵抗体。
【請求項７】前記電極が印刷法により形成されている
請求項１から６のいずれか一に記載の薄膜抵抗体。
【請求項８】前記電極がメッキ法により形成されてい
る請求項１から６のいずれか一に記載の薄膜抵抗体。
【請求項９】前記電極が溶射法により形成されている
請求項１から６のいずれか一に記載の薄膜抵抗体。
【請求項１０】前記電極が蒸着法により形成されてい
る請求項１から６のいずれか一に記載の薄膜抵抗体。
【請求項１１】前記電極の形成後、欠落部を形成する
ことにより、抵抗値の調整して製造されていることを特
徴とする請求項１から１０のいずれか一に記載の薄膜抵
抗体。