JP3981273B2

JP3981273B2 - チップ抵抗器

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Publication number: JP3981273B2
Application number: JP2002005999A
Authority: JP
Inventors: 順木下
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2022-01-15
Also published as: JP2003209001A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電気機器に使用されるチップ抵抗器に関して、特にチップ抵抗器の側部におけるはんだフィレットが不要なチップ抵抗器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来用いられている表面実装型のチップ抵抗器は、アルミナ等の絶縁性基板表面の両端部に上面電極が形成されており、この上面電極間に抵抗体が形成されている。この抵抗体はガラス絶縁膜などの保護膜２４により被覆され保護されている。絶縁性基板の裏面側にも裏面電極が形成されており、上面電極と裏面電極は絶縁性基板端面に形成された端面電極によって接続されている。更に、上面電極、裏面電極及び端面電極を覆うニッケルめっき及びはんだめっきからなるめっき電極を形成することで電極２２が構成されている。（図５）
【０００３】
このようなチップ抵抗器は、テープに抵抗体が形成されていない面を貼り付けた状態で出荷される場合がある。プリント基板等の回路基板２１に実装する際は、このようなテーピングを実装機に取り付け、実装機がチップ抵抗器を回路基板２１に載置する。チップ抵抗器の電極２２が回路基板２１のランドパターン２０に載置され、はんだにより固定される。
【０００４】
以上のように従来のチップ抵抗器を回路基板２１のランドパターンにはんだ付けした場合、図５に示すように電極２２の下面と側面の双方ではんだ付けされるため、フィレット２３が形成される。実装密度を向上させるために、チップ抵抗器の外形寸法を小さくした場合には、外形寸法が小さくなる程、実装面積に対するはんだ付け面積の占める割合が大きくなり、実装密度を向上させることには限界が生じ、回路基板の小型化にも限界があった。
【０００５】
また、従来のチップ抵抗器は、保護膜２４の高さが電極２２の高さに比べて高くなり、３０−５０μｍ程度の段差を有している。このようなチップ抵抗器の保護膜２４が形成された面の側で回路基板に載置された場合には、はんだ付けの際に、抵抗器の一方の電極側が引っ張られて、他方の電極が浮き上がるという、いわゆるマンハッタン現象が発生しやすくなるという問題がある（図６）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上の問題の解決するものとして、保護膜２４の形成面側にのみ電極２２を形成し、側面電極を有しないいわゆるフィレットレス型のチップ抵抗器があるが、かかるチップ抵抗器も保護膜２４の高さが電極２２の高さに比べて高く、３０−５０μｍ程度の段差がある。したがって図７に示すように、実装時にチップ抵抗器が傾いて搭載される可能性が高く、電極２２とランドパターン２０との導通に支障をきたすおそれが有り、最悪の場合、電極２２の片側がランドパターン２０に接続されないという問題があった。
【０００７】
本発明は、以上の課題を解決するもので、プリント基板等の回路基板に実装する際に必要なはんだフィレットの量を減らすことができ、実装面積に占めるはんだ付け面積を低減させ、実装密度の向上をもたらす。更に回路基板への好適な実装状態を確保することができる抵抗器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１の発明は、絶縁性基板と、該絶縁性基板の表面の両端部にそれぞれ形成されたガラス材料からなる一対の絶縁層と、前記絶縁性基板の上面側にのみ形成された一対の電極と、前記一対の絶縁層の間に形成され、前記電極に接続された抵抗体と、前記抵抗体を被覆する保護膜と、前記電極上に形成されためっき電極と、を備え、前記絶縁層の上に前記電極を形成することにより、前記めっき電極の上面の高さを、前記保護膜の上面の高さに比べて略同一若しくは高くしたことを特徴とするチップ抵抗器を構成したものである。この構成により、チップ抵抗器を回路基板に好適な接続状態で実装することができ、また、はんだ付けに要するフィレットの量を減少させることができる。
【０００９】
また、請求項２の発明は、絶縁性基板と、該絶縁性基板の上面に形成されたガラス材料からなる絶縁平滑層と、該絶縁平滑層の両端部にそれぞれ形成されたガラス材料からなる一対の絶縁層と、前記絶縁平滑層の形成面側にのみ形成された一対の電極と、前記一対の絶縁層の間に形成され、前記電極に接続された抵抗体と、前記抵抗体を被覆する保護膜と、前記電極上に形成されためっき電極と、を備え、前記絶縁層の上に前記電極を形成することにより、前記めっき電極の上面の高さを、前記保護膜の上面の高さに比べて略同一若しくは高くしたことを特徴とするチップ抵抗器を構成したものである。この構成により、チップ抵抗器の特性のばらつきを抑え、回路基板に好適な接続状態で実装することができ、また、はんだ付けに要するフィレットの量を減少させることができる。
【００１０】
また、請求項３の発明は、絶縁性基板と、該絶縁性基板の上面の略全面に渡って形成されたガラス材料からなる絶縁層と、該絶縁層上に形成された抵抗体と、該抵抗体に接続され、前記絶縁層側にのみ形成された少なくとも一対の電極と、前記抵抗体を被覆する保護膜と、前記電極上に形成されためっき電極と、を備え、前記絶縁層を前記電極が形成される領域に相当する部分の厚みが増すように構成するとともに、前記絶縁層の厚みが増した部分の上に前記電極を形成することにより、前記めっき電極の上面の高さを、前記保護膜の上面の高さに比べて略同一若しくは高くしたことを特徴とするチップ抵抗器を構成したものである。この構成により、チップ抵抗器の特性のばらつきを抑え、回路基板に好適な接続状態で実装することができ、また、はんだ付けに要するフィレットの量を減少させることができる。
【００１１】
また、請求項４の発明は、以上の構成に加えてガラス及び前記絶縁性基板と同質の材料の混合材料からなる前記絶縁層を構成したものである。また、請求項５の発明は、以上の構成に加えてガラス及びセラミック材料の混合材料からなる前記絶縁層を構成したものである。
【００１２】
以上の構成によれば、前記絶縁物層、前記絶縁層及び前記絶縁平滑層を簡易に形成できるとともに、機械的強度が高く且つ絶縁性基板や電極との接合性に優れた前記絶縁物層等を形成するのに有効である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のチップ抵抗器の実施形態の構成を示した図である。アルミナ等のセラミック材料で形成された絶縁性基板９には、その表面の両端部にそれぞれ絶縁物層１（絶縁層）が形成されている。この絶縁物層１は後述の如く電極２を嵩上げするためのものである。
【００１４】
絶縁物層１は、セラミック材料とガラス材料の混合材料であり、絶縁性基板９表面の端部にスクリーン印刷し、６００℃から１３００℃で焼き付けたものである。絶縁物層１の材料としては絶縁性基板９に近い又はこれより小さい熱膨張係数を有する材料が好ましい。絶縁物層１の材料として含有されるセラミック材料としては、アルミナ、ジルコニア等を用いることができるが、好ましくは絶縁性基板９と同質の材料であり、例えばアルミナを絶縁性基板９の材料として用いた場合には、アルミナを用いることが望ましい。なお、必ずしも同質の材料を用いなくてもよい。また、上記のような混合材料を用いずに、ガラス材料のみでもよい。
【００１５】
絶縁物層１の材料にはガラス材料が含まれているため、絶縁物層１と絶縁性基板９との密着性が確保できる。また、セラミック材料が含まれているために、印刷された絶縁物層１のパターン形状が焼成工程で崩れることを防止し、保形性を確保することができる。かかる保形性の確保にはセラミック材料が５０ｗｔ％以上含まれていることが望ましい。また、ガラス材料とセラミック材料の混合割合により凸状絶縁物層３１の熱膨張係数が調整可能であり、かかる熱膨張係数は、絶縁性基板９の熱膨張係数と近似させたものとすることが望ましい。好適な混合割合としては、ガラス材料が５０から４０ｗｔ％に対して、セラミック材料は５０から６０ｗｔ％である。
【００１６】
絶縁物層１を、高温で焼成されたセラミック材料とガラス材料の混合材料により形成したので、機械的強度が高く、且つ絶縁性基板や電極との密着性に優れている。即ち、ガラス材料成分は絶縁性基板９及び電極２との密着性の向上に有効であり、セラミック材料成分は絶縁物層１の加熱焼成時の保形性の確保に有効である。特に、これらの材料は絶縁性基板９との熱膨張係数が略同一か近いため、高温の熱処理時の応力を緩和し、強度が高く密着性に優れた絶縁物層１を形成することができる。
【００１７】
絶縁物層１上には電極２が形成され、電極２，２間に電気的に接続するように抵抗体５が形成されている。抵抗体５は酸化ルテニウム等の厚膜ペーストをスクリーン印刷によりパターン形成した後に加熱焼成することにより形成される。抵抗体５は一対の絶縁物層１，１の間に形成され、電極２，２に接続されている。
【００１８】
抵抗体５は、ガラスからなる絶縁膜である第１保護膜６、樹脂からなる絶縁膜である第２保護膜７により被覆され保護されている。第１保護膜６及び第２保護膜７は一対の絶縁物層１，１の間に亘って形成されている。
【００１９】
電極２の表面には、ニッケルめっきにより形成された第１めっき層３が形成され、更にはんだ又はスズからなる第２めっき層４が形成されることによりめっき電極８が形成されている。
【００２０】
以上の構成により、めっき電極８，８の上面の高さは、絶縁物層１，１により嵩上げされ、その結果めっき電極８，８の上面よりも表面の高さが下がった状態の第２保護膜７を形成することができる。なお、以上の説明では、第２保護膜７の上面がめっき電極８の上面よりも低い例について示したが、必ずしもこれに限らず、第２保護膜７の表面とめっき電極８の表面が略同一であってもよい。即ち、第２保護膜７の表面とめっき電極８の表面が同一面でもよく、又、１〜５μｍ程度（回路基板に形成されたランドパターンの厚みよりも突出しない程度）であれば、第２保護膜７の表面が高いものであってもよい。かかるめっき電極８の表面の高さ調整は絶縁物層１の厚みを調整することで可能となる。
【００２１】
図２は、図１で示したチップ抵抗器が回路基板２１に実装された状態を示している。チップ抵抗器の第２保護膜７の上面よりもめっき電極８の上面の方が突出しているため、ランドパターン２０上にめっき電極８が好適な状態で実装される。
【００２２】
また、回路基板とチップ部品との接続部と、チップ部品の機能膜（抵抗体膜）との距離が近いと、はんだ付け時や実装後に機能膜が汚染物質の影響を受け、性能の低下を招く可能性がある。具体的には、はんだに含まれるロジンや塩素イオン等、実装後の基板洗浄時に使用される洗浄液が、各層の界面から浸入して機能膜に影響を及ぼすという問題がある。本発明では第１保護膜６を形成することで、かかる汚染物質から機能膜を保護するとともに、絶縁物層１の形成により回路基板との接続部と機能膜とが一定の距離を保つので、汚染物質の影響を減少させることができる。
【００２３】
図３は、本発明の別の実施形態を示すものである。上述の説明と符号が同一のものについては説明を省略する。本例で特徴的な部分は、アルミナ等のセラミック材料からなる絶縁性基板９の表面に絶縁平滑層１０を形成し、かかる絶縁平滑層１０の表面に絶縁物層１等（なお、絶縁平滑層１０及び絶縁層１の双方を含めて絶縁層という場合がある）を形成した点である。
【００２４】
チップ抵抗器に用いる絶縁性基板９としては、上記の如く、比較的安価で、電気的性質も良好なアルミナ基板が用いられている。しかしながら、アルミナ基板は多孔質焼結体であるため、表面状態が均一ではなく、０．５μｍ〜数μｍ程度の凹凸が多数存在している。このため、アルミナ基板を用いた場合には、製品の性能を安定化させることが困難であった。
【００２５】
そこで図３に示す例では、アルミナからなる絶縁性基板９に絶縁平滑層１０、即ちガラスコートを形成することでアルミナ基板表面を平滑している。これにより基板表面の凹凸から発生する抵抗値のばらつき、ＴＣＲ特性のばらつきを抑えることが可能である。
【００２６】
つぎに図４を参照して、本発明のチップ抵抗器の製造方法を説明する。先ず、図４（ａ）に示すように、アルミナ等の絶縁性基板９上にガラス材料とセラミック材料との混合材料からなるペーストを、スクリーン印刷により印刷して１対のパターンを形成し、その後焼成することで、厚さ約１０μｍ程度の絶縁物層１を形成する。かかる絶縁物層１の厚みにより電極２等をどの程度嵩上げするか調整できる。なお、図示の例では１個のチップ領域を例に示すが、実際には多数個取りの基板が用いられる。
【００２７】
なお、図３に示す例にあっては、絶縁性基板９の表面にガラス材料を含有するペーストを塗布し、加熱焼成して絶縁平滑層１０を形成し、その後上述の絶縁物層１を形成する工程に移る。絶縁平滑層１０は絶縁性基板９の上面（回路基板に搭載した際に実装面となる側の面）の全域に亘って形成してもよいが、後述の抵抗体５あるいは電極３が形成される領域に対応して形成されていればよい。かかる絶縁平滑層１０の材料としては、絶縁物層１と同様に、ガラス材料とセラミック材料との混合材料としてもよい。なお、絶縁物層１，１を形成した後に、絶縁物層１，１の間にガラス材料等のペーストを印刷して絶縁平滑層１０を形成してもよい。
【００２８】
また、図３に示す例については、あらかじめ絶縁平滑層１０と絶縁物層１との双方の厚みを加算した膜厚の絶縁層を形成しておき、抵抗体５を形成する領域をエッチングするようにしてもよい。例えば、電極２を形成する領域をレジスト膜でマスクしてから等方的なウェットエッチングやドライエッチングを施すことで形成可能である。このようにすると絶縁物平滑層１０と絶縁物層１は、厚い部分（主として電極２が形成される領域）と薄い部分（主として抵抗体５が形成される領域）とを有する一体的な層として形成される。特にウェットエッチングによって形成した場合には、厚い部分と薄い部分との膜厚が連続的に滑らかに変化する。従って、滑らかに厚みが変化した膜の部分で電極２と抵抗体５とが接触するため、急激に膜厚が変化する部分で抵抗体５と電極２とが接触する場合に比べて、接触の不良を防止することができる。
【００２９】
次に図４（ｂ）に示すように、絶縁物層１上に、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ等のペーストによるパターンをスクリーン印刷により形成し、約８５０℃で加熱焼成し、絶縁物層１上に厚さ約１０μｍの電極２を形成する。尚、抵抗体５との接続のため、電極２は一対の絶縁物層１，１間に回り込ませるように形成する。
【００３０】
次に図４（ｃ）に示すように、電極２，２間に酸化ルテニウム等の抵抗体ペーストによるパターンをスクリーン印刷により形成し、約８５０℃で加熱焼成し、厚さ約１０μｍの抵抗体５を形成する。抵抗体５は絶縁物層１，１の間の電極２，２と接触するように形成される。この後、図示は省略するが、レーザートリミングにより抵抗値の調整が行なわれる。
【００３１】
尚、以上の説明では、電極２を形成した後に抵抗体５を形成する例について説明したが、抵抗体５を絶縁物層１，１間に形成した後に電極２を形成してもよい。また、基板９に抵抗体５をスクリーン印刷等により形成した後に、絶縁物層１，１をスクリーン印刷等により形成し、抵抗体５及び絶縁物層１を同時に焼成し、その後電極２，２を形成する工程順にしてもよい。
【００３２】
次に図４（ｄ）に示すように、抵抗体５上にガラスによるパターンを形成して約６００℃で加熱焼成し、厚さ約５μｍの第１保護膜６を形成する。次に図４（ｅ）に示すように、第１保護膜６上にエポキシ系樹脂のペーストによるパターンを形成し、約２００℃で加熱硬化させ、厚さ約１０μｍの第２保護膜７を形成する。
【００３３】
以上の処理は多数個取りの基板上に一括して行なわれる処理である。次に多数個取りの基板をダイシングやブレークにより個々のチップに分割する加工が行なわれる。その後、図４（ｆ）に示すように、電極２上に、電解めっきによって、厚さ約３μｍのＮｉめっき層（第１めっき層３）と、厚さ約５μｍのＳｎ又はＳｎ−Ｐｂめっき層（第２めっき層４）を形成することによりめっき電極８を形成する。めっき電極８は、電極くわれ防止およびはんだ付けの信頼性向上のために形成される。
【００３４】
以上によればめっき電極８が第２保護膜７よりもその表面において約３μｍ程度突出したチップ抵抗器が構成される。勿論、めっき電極８の突出量を増やすには、前述の絶縁物層１を更に厚く形成すればよい。このようなチップ抵抗器によれば、めっき電極８が第２保護膜７よりも突出しているので、回路基板に実装された際に、第２保護膜７と回路基板表面との間に隙間を確保できるため、ランドパターンと電極との接続状態を良好に保つことができる。また、絶縁性基板９の上面（回路基板に搭載される場合、実装される側の面）にのみ電極を形成しているので、ランドパターンとのはんだ付けの際に必要なフィレットの量を減らすことができ、フィレットを形成する面積を小さくすることができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、チップ抵抗器の実装密度の向上に寄与し、かつ、回路基板に良好に実装されるチップ抵抗器を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチップ抵抗器の構成を示す断面図。
【図２】本発明のチップ抵抗器が実装された状態を示す図。
【図３】本発明の別の実施形態のチップ抵抗器の構成を示す断面図。
【図４】本発明のチップ抵抗器の製造工程を示す図。
【図５】従来のチップ抵抗器の実装状態を示す図。
【図６】いわゆるマンハッタン現象を起こした状態を示す図。
【図７】従来のチップ抵抗器の保護膜側で実装された状態を示す図。
【符号の説明】
１絶縁物層
２電極
３第１めっき層
４第２めっき層
５抵抗体
６第１保護膜
７第２保護膜
８めっき電極
９基板
１０絶縁平滑層
２０ランドパターン
２１回路基板
２２電極
２３ハンダフィレット
２４保護膜

Claims

絶縁性基板と、
該絶縁性基板の表面の両端部にそれぞれ形成されたガラス材料からなる一対の絶縁層と、
前記絶縁性基板の上面側にのみ形成された一対の電極と、
前記一対の絶縁層の間に形成され、前記電極に接続された抵抗体と、
前記抵抗体を被覆する保護膜と、
前記電極上に形成されためっき電極と、を備え、
前記絶縁層の上に前記電極を形成することにより、前記めっき電極の上面の高さを、前記保護膜の上面の高さに比べて略同一若しくは高くしたことを特徴とするチップ抵抗器。
絶縁性基板と、
該絶縁性基板の上面に形成されたガラス材料からなる絶縁平滑層と、
該絶縁平滑層の両端部にそれぞれ形成されたガラス材料からなる一対の絶縁層と、
前記絶縁平滑層の形成面側にのみ形成された一対の電極と、
前記一対の絶縁層の間に形成され、前記電極に接続された抵抗体と、
前記抵抗体を被覆する保護膜と、
前記電極上に形成されためっき電極と、を備え、
前記絶縁層の上に前記電極を形成することにより、前記めっき電極の上面の高さを、前記保護膜の上面の高さに比べて略同一若しくは高くしたことを特徴とするチップ抵抗器。
絶縁性基板と、
該絶縁性基板の上面の略全面に渡って形成されたガラス材料からなる絶縁層と、
該絶縁層上に形成された抵抗体と、
該抵抗体に接続され、前記絶縁層側にのみ形成された少なくとも一対の電極と、
前記抵抗体を被覆する保護膜と、
前記電極上に形成されためっき電極と、を備え、
前記絶縁層を前記電極が形成される領域に相当する部分の厚みが増すように構成するとともに、前記絶縁層の厚みが増した部分の上に前記電極を形成することにより、前記めっき電極の上面の高さを、前記保護膜の上面の高さに比べて略同一若しくは高くしたことを特徴とするチップ抵抗器。
前記絶縁層はガラス及び前記絶縁性基板と同質の材料の混合材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のチップ抵抗器。
前記絶縁層はガラス及びセラミック材料の混合材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のチップ抵抗器。