JP4397279B2 - Resistive composition and resistor using the same - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、電流検出回路等における電流検出用抵抗器に使用する抵抗組成物、およびその組成物を用いた抵抗器に関するものである。 The present invention relates to, for example, a resistance composition used for a current detection resistor in a current detection circuit and the like, and a resistor using the composition.
機器等の電子回路や電源回路における電流検出等の用途のため、低抵抗値であり、かつ低TCR(Temperature Coefficient of Resistance:抵抗値の温度係数)特性を有する抵抗器の要求が高まっている。このような抵抗器は、例えば、銀(Ag)−パラジウム(Pd)あるいは銅(Cu)−ニッケル(Ni)からなる抵抗体ペーストを使用して低抵抗特性を得ている(例えば、特許文献1,2参照)。 For applications such as current detection in electronic circuits such as devices and power supply circuits, there is an increasing demand for resistors having low resistance and low TCR (Temperature Coefficient of Resistance) characteristics. Such a resistor obtains a low resistance characteristic by using a resistor paste made of, for example, silver (Ag) -palladium (Pd) or copper (Cu) -nickel (Ni) (for example, Patent Document 1). , 2).
一方、特許文献3には、銅粉、酸化銅および低融点のガラスフリットからなる、銅の導体組成物が開示されている。
On the other hand,
しかしながら、上述した銅−ニッケルを導電成分とした抵抗体ペーストの場合、そのペーストを用いた抵抗器の電極に使用している銅に対する熱起電力が高く(例えば、46μV/K)、それが電流検出時における誤差の原因となり、所望の特性(電流検出精度)が得られないという問題がある。 However, in the case of the resistor paste using the above-described copper-nickel as a conductive component, the thermal electromotive force for copper used for the electrode of the resistor using the paste is high (for example, 46 μV / K), which is the current. There is a problem that a desired characteristic (current detection accuracy) cannot be obtained due to an error in detection.
さらには、銅−ニッケルからなる従来の抵抗体ペーストの場合、その抵抗率が高く(0.65μΩm)、近年において要求される抵抗値に対応できないという問題がある。例えば、銅−ニッケルの配合を57/43とした場合、シート抵抗値は35mΩ/□で、TCRは87×10-6/Kとなる。また、銅−ニッケルの配合を90/10とした場合、シート抵抗値は15mΩ/□で、TCRは1200×10-6/Kとなる。 Furthermore, in the case of the conventional resistor paste made of copper-nickel, the resistivity is high (0.65 μΩm), and there is a problem that it cannot cope with the resistance value required in recent years. For example, when the blend of copper and nickel is 57/43, the sheet resistance value is 35 mΩ / □ and the TCR is 87 × 10 −6 / K. When the copper-nickel composition is 90/10, the sheet resistance value is 15 mΩ / □, and the TCR is 1200 × 10 −6 / K.
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、低い対銅熱起電力を有するとともに、体積抵抗率が従来と同程度、あるいは、それよりも低いものであって、低TCR(例えば、±100×10-6/K以内)の抵抗組成物およびそれを用いた抵抗器を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to have a low copper thermoelectromotive force and to have a volume resistivity equivalent to or lower than that of the conventional one. Thus, it is to provide a resistance composition having a low TCR (for example, within ± 100 × 10 −6 / K) and a resistor using the same.
かかる目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として、例えば、以下の構成を備える。すなわち、本発明に係る電流検出用抵抗器は、電気絶縁性の基板と、前記基板に形成された抵抗層と、前記抵抗層の両端に配されその抵抗層と電気的に接触する一対の電極とを備え、前記一対の電極は銅により構成され、前記抵抗層は、金属成分として84乃至88wt%の銅と、11乃至13wt%のマンガンと、1乃至3wt%の鉄とを含み、さらに前記金属成分100重量部に対してガラス粉体および/または銅酸化物粉体を10重量部を超えない範囲で含むことを特徴とする。 As a means for achieving this object and solving the above-mentioned problems, for example, the following configuration is provided. That is, the current detection resistor according to the present invention includes an electrically insulating substrate, a resistance layer formed on the substrate, and a pair of electrodes disposed on both ends of the resistance layer and in electrical contact with the resistance layer. The pair of electrodes is made of copper, and the resistive layer includes 84 to 88 wt% copper, 11 to 13 wt% manganese, and 1 to 3 wt% iron as metal components, It is characterized by containing glass powder and / or copper oxide powder in an amount not exceeding 10 parts by weight per 100 parts by weight of the metal component .
また、上記抵抗層は銅酸化物を含み、その銅酸化物はCuOまたはCu 2 Oのいずれかよりなることを特徴とする。 The resistance layer includes copper oxide, and the copper oxide is made of either CuO or Cu 2 O.
さらに、上述した課題を解決する他の手段として、例えば、以下の構成を備える。すなわち、本願発明に係る電流検出用抵抗器の製造方法は、電流検出用抵抗器複数個分の大きさを有する電気絶縁性の基板を準備する工程と、前記電気絶縁性の基板に銅ペーストを印刷して電極を形成する工程と、金属成分として84乃至88wt%の銅と、11乃至13wt%のマンガンと、1乃至3wt%の鉄とを含み、前記金属成分100重量部に対してガラス粉体および/または銅酸化物粉体を10重量部を超えない範囲で含むとともに、さらに10乃至15重量部のビヒクルを含んでなる抵抗体ペーストを製造する工程と、前記抵抗体ペーストの一部が前記電極と重なるように印刷して抵抗体を形成する工程と、前記抵抗体を保護する保護膜を形成する工程と、前記保護膜形成後の基板を個片に分割する工程とを備えることを特徴とする。 Furthermore, as another means for solving the above-described problem, for example, the following configuration is provided. That is, a method for manufacturing a current detecting resistor according to the present invention includes a step of preparing an electrically insulating substrate having a size corresponding to a plurality of current detecting resistors, and a copper paste on the electrically insulating substrate. A step of printing to form an electrode; 84 to 88 wt% copper, 11 to 13 wt% manganese, and 1 to 3 wt% iron as metal components; A resistor paste containing 10 to 15 parts by weight of a vehicle and / or copper oxide powder in a range not exceeding 10 parts by weight, and a part of the resistor paste comprising: Printing the resistor so as to overlap the electrode, forming a resistor, forming a protective film for protecting the resistor, and dividing the substrate after forming the protective film into individual pieces. Characteristic To.
本発明によれば、低抵抗値で低TCR、かつ、対銅熱起電力の小さい抵抗組成物および抵抗器を製造することができる。 According to the present invention, it is possible to produce a resistance composition and a resistor having a low resistance value, a low TCR, and a low thermoelectric power against copper.
以下、添付図面および表を参照して、本発明に係る実施の形態例を詳細に説明する。本実施の形態例に係る抵抗体ペーストは、例えば、銅の粉体とマンガンの粉体と鉄の粉体とからなる導電性金属混合粉体と、この金属混合粉体に混合するガラス粉体および/または銅酸化物粉体(酸化銅粉体)と、樹脂および/または溶剤からなるビヒクルとから抵抗組成物である抵抗体ペーストを作製し、この抵抗体ペーストを用いて抵抗器を製造する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings and tables. The resistor paste according to the present embodiment includes, for example, a conductive metal mixed powder composed of copper powder, manganese powder, and iron powder, and glass powder mixed with the metal mixed powder. A resistor paste, which is a resistor composition, is prepared from a copper oxide powder (copper oxide powder) and a vehicle made of a resin and / or a solvent, and a resistor is manufactured using the resistor paste. .
上記抵抗体ペーストの金属混合粉体は、金属成分として、11〜13wt%のマンガン(Mn)と、1〜3wt%の鉄(Fe)と、残wt%の銅(Cu)を混合してなる。また、これらの金属成分の全体量(100重量部)に対して、例えば、上述したガラス粉体を0〜10重量部、銅酸化物粉体を0〜10重量部含む。 Mixed metal powder of the resistor paste, as the metal component, and 11 to 13 wt% of manganese (Mn), were mixed with 1 to 3 wt% of iron (Fe), the remaining wt% of copper (Cu) It becomes. Moreover, 0-10 weight part of glass powders mentioned above and 0-10 weight part of copper oxide powder are included with respect to the whole quantity (100 weight part) of these metal components, for example.
ガラス粉体は、後述する基板との密着成分のうち、物理的密着を目的として使用するものであり、ここでは、その割合が10重量部を越えると抵抗率が大きくなる。また、銅酸化物粉体については、基板との密着成分のうち、化学的密着を目的として使用しており、その割合が10重量部を越えると抵抗膜が多孔質状になり、抵抗膜の平滑性が損なわれる。 The glass powder is used for the purpose of physical adhesion among the components to be adhered to the substrate, which will be described later. Here, when the proportion exceeds 10 parts by weight, the resistivity increases. In addition, the copper oxide powder is used for the purpose of chemical adhesion among the components in close contact with the substrate, and when the proportion exceeds 10 parts by weight, the resistance film becomes porous, Smoothness is impaired.
なお、本実施の形態例に係る抵抗体ペーストでは、これらの密着成分として、少なくともガラス粉体と銅酸化物粉体のいずれかを含むものとする。ただし、ガラス粉体と銅酸化物粉体のどちらも0重量部とする組み合わせとした場合、基板との密着性がなくなる。 The resistor paste according to the present embodiment includes at least one of glass powder and copper oxide powder as these adhesion components. However, when the combination of the glass powder and the copper oxide powder is 0 part by weight, the adhesion to the substrate is lost.
さらに、本実施の形態例では、抵抗体をペースト化するため、例えば、樹脂と溶剤を含むビヒクルを10〜15重量部配合して、抵抗体ペーストを印刷に適した粘度とすることが好ましい。また、印刷性によっては、この範囲を超えた配合量としてもよい。 Furthermore, in the present embodiment, in order to paste the resistor, for example, it is preferable to mix 10 to 15 parts by weight of a vehicle containing a resin and a solvent so that the resistor paste has a viscosity suitable for printing. Depending on the printability, the blending amount may exceed this range.
本実施の形態例に係る抵抗体ペーストにおいて、銅、マンガンおよび鉄の各粉体を混合してなる金属混合粉体以外に、これらの金属の合金粉体を含む金属粉体を導電性の金属混合粉体として用いてもよいし、これら両方の粉体を使用してもよい。いずれの場合においても、最終的に合算した銅、マンガンおよび鉄の混合比率が上記の比率であれば、抵抗体ペーストとしての抵抗値やTCR、および対銅熱起電力において所望の特性が得られる。 In the resistor paste according to the present embodiment, in addition to a metal mixed powder obtained by mixing copper, manganese and iron powders, a metal powder containing an alloy powder of these metals is used as a conductive metal. It may be used as a mixed powder, or both of these powders may be used. In any case, if the finally added total mixing ratio of copper, manganese and iron is the above ratio, desired characteristics can be obtained in the resistance value and TCR as a resistor paste, and the thermoelectric power against copper. .
抵抗体ペーストの導電性金属混合材料である金属粉体(銅、マンガン、鉄の各粉体)は、基板上へのスクリーン印刷法で使用可能な範囲の粒径を有することが好ましく、例えば、粒径0.1μm〜20μmの範囲にあることが好ましい。 The metal powder (copper, manganese, iron powder) that is a conductive metal mixed material of the resistor paste preferably has a particle size in a range that can be used in a screen printing method on a substrate. The particle diameter is preferably in the range of 0.1 μm to 20 μm.
本実施の形態例に係る抵抗体ペーストに使用するガラス粉体は、その抵抗体ペーストで抵抗体層を形成する絶縁性基体との密着性、および抵抗体としての必要な種々の安定性を有するだけでなく、作業性の観点から軟化点が500〜1000℃で、その組成として、耐酸性、耐水性を有する硼珪酸系ガラスが好ましい。 The glass powder used for the resistor paste according to this embodiment has adhesion with an insulating substrate that forms a resistor layer with the resistor paste and various stability required as a resistor. In addition, from the viewpoint of workability, a borosilicate glass having a softening point of 500 to 1000 ° C. and having acid resistance and water resistance is preferable.
よって、ガラス粉体として、例えば、硼珪酸バリウム系ガラス、硼珪酸カルシウム系ガラス、硼珪酸バリウムカルシウム系ガラス、硼珪酸亜鉛系ガラス、硼酸亜鉛系ガラス等を用いることができる。また、ガラス粉体の粒径は、スクリーン印刷で使用できる範囲内にあることが好ましく、例えば、粒径0.1μm〜20μmが好ましく、特に平均粒径2μm以下のものがより好ましい。 Therefore, for example, borosilicate barium glass, borosilicate calcium glass, borosilicate barium calcium glass, borosilicate zinc glass, or zinc borosilicate glass can be used as the glass powder. Moreover, it is preferable that the particle size of glass powder exists in the range which can be used by screen printing, for example, the particle size of 0.1 micrometer-20 micrometers is preferable, and the average particle diameter of 2 micrometers or less is especially more preferable.
本実施の形態例において、銅酸化物粉体の銅酸化物は、抵抗体ペーストで抵抗体層を形成する絶縁性基体との密着性、および抵抗体としての必要な種々の安定性を有する材料が好ましく、例えば、CuO(酸化第二銅)とCu2O(酸化第一銅)のいずれをも用いることができる。また、銅酸化物粉体の粒径は、スクリーン印刷で使用できる範囲にある粒径であることが好ましく、例えば、粒径0.1μm〜20μmが好ましく、特に平均粒径2μm以下のものがより好ましい。 In the present embodiment, the copper oxide of the copper oxide powder is a material having adhesiveness with an insulating substrate that forms a resistor layer with a resistor paste, and various stability required as a resistor. For example, both CuO (cupric oxide) and Cu 2 O (cuprous oxide) can be used. The particle size of the copper oxide powder is preferably in a range that can be used in screen printing. For example, the particle size is preferably 0.1 μm to 20 μm, and more preferably the average particle size is 2 μm or less. preferable.
一方、本実施の形態例に係る抵抗体ペーストにおいて、樹脂と溶剤を含むビヒクルに使用される樹脂としては、例えば、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド系樹脂等を、単独で、あるいは組み合わせて使用することができる。より具体的には、例えば、エチルセルロース、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、エチルメタアクリレート、ブチルメタアクリレート等を挙げることができる。 On the other hand, in the resistor paste according to the present embodiment, examples of the resin used for the vehicle including the resin and the solvent include, for example, cellulose resins, acrylic resins, alkyd resins, etc., alone or in combination. Can be used. More specifically, for example, ethyl cellulose, ethyl acrylate, butyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate and the like can be mentioned.
また、抵抗体ペーストにおける樹脂と溶剤からなるビヒクルに使用される溶剤としては、例えば、テルペン系溶剤、エステルアルコール系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、エステル系溶剤等を、単独で、あるいは組み合わせて使用することができる。より具体的には、例えば、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、テキサノール、キシレン、イソプロピルベンゼン、トルエン、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノブチルエーテル等を挙げることができる。 In addition, as a solvent used in a vehicle composed of a resin and a solvent in a resistor paste, for example, a terpene solvent, an ester alcohol solvent, an aromatic hydrocarbon solvent, an ester solvent, etc., alone or in combination Can be used. More specifically, for example, terpineol, dihydroterpineol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, texanol, xylene, isopropylbenzene, toluene, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol acetate A monobutyl ether etc. can be mentioned.
なお、ビヒクルの構成は、上記の樹脂と溶剤に限らず、抵抗体ペーストの特性を向上させるために、種々の添加剤を加えてもよい。 The vehicle configuration is not limited to the above resin and solvent, and various additives may be added to improve the characteristics of the resistor paste.
図1は、本実施の形態例に係る抵抗組成物である抵抗体ペーストの製造工程を示している。図1のステップS1では、抵抗体ペーストの導電性金属混合材料としての金属粉体を混合する。ここでは、銅、マンガン、鉄(Cu−Mn−Fe)の各粉体を混合する。 FIG. 1 shows a manufacturing process of a resistor paste which is a resistor composition according to this embodiment. In step S1 of FIG. 1, metal powder as a conductive metal mixed material of the resistor paste is mixed. Here, copper, manganese, and iron (Cu—Mn—Fe) powders are mixed.
なお、抵抗体ペーストの導電性金属混合材料としては、銅粉体、マンガン粉体および鉄粉体からなる金属混合粉体と、銅、マンガンおよび鉄からなる合金粉体を含む、銅、マンガンおよび鉄からなる金属混合粉体とによって金属粉体を構成してもよい。また、抵抗体ペーストの導電性金属混合材料として、銅粉体、マンガン粉体および鉄粉体からなる金属混合粉体、または、銅、マンガンおよび鉄からなる合金粉体を含む、銅、マンガンおよび鉄からなる金属混合粉体によって金属粉体を構成してもよい。 In addition, as the conductive metal mixed material of the resistor paste, copper, manganese, and metal mixed powder composed of copper powder, manganese powder and iron powder, and alloy powder composed of copper, manganese and iron, and The metal powder may be composed of a metal mixed powder made of iron. Further, as the conductive metal mixed material of the resistor paste, copper, manganese, and metal mixed powder composed of copper powder, manganese powder and iron powder, or alloy powder composed of copper, manganese and iron, and The metal powder may be composed of a metal mixed powder made of iron.
金属粉体の具体的な配合比は、マンガン粉体(例えば、平均粒径10μm)を11〜13wt%、鉄粉体(例えば、平均粒径2μm)を1〜3wt%、銅粉体(例えば、平均粒径1μm)を残wt%の割合で混合する。 Specific compounding ratio of the metal powders, manganese powder (e.g., average particle size 10 [mu] m) and 11 to 13 wt%, iron powder (e.g., an average particle diameter of 2 [mu] m) and 1 to 3 wt%, copper powder (For example, an average particle diameter of 1 μm) is mixed in a ratio of the remaining wt% .
ステップS2において、上記のステップS1で混合された金属混合粉体に、ガラス粉体および/または銅酸化物粉体を混合する。ここでは、銅、マンガン、鉄(Cu−Mn−Fe)の金属粉体全量に対して、例えば、ガラス粉体を0〜10重量部、銅酸化物粉体を0〜10重量部それぞれ混合する。 In step S2, glass powder and / or copper oxide powder are mixed with the metal mixed powder mixed in step S1. Here, for example, 0 to 10 parts by weight of glass powder and 0 to 10 parts by weight of copper oxide powder are mixed with respect to the total amount of metal powder of copper, manganese, and iron (Cu—Mn—Fe). .
ステップS3では、ビヒクルの混合を行う。すなわち、上記の銅、マンガン、鉄(Cu−Mn−Fe)の金属混合粉体と、ガラス粉体および/または銅酸化物粉体とを混合した全体量に対して、有機樹脂と溶剤からなるビヒクル(例えば、エチルセルロース2.5重量パーセント含有テキサノール溶液)を10〜15重量部加え、3本ロールで混練して抵抗体ペーストを作製する。 In step S3, the vehicle is mixed. That is, it consists of an organic resin and a solvent with respect to the total amount obtained by mixing the above metal mixed powder of copper, manganese and iron (Cu—Mn—Fe), glass powder and / or copper oxide powder. A resistor paste is prepared by adding 10 to 15 parts by weight of a vehicle (for example, a texanol solution containing 2.5% by weight of ethyl cellulose) and kneading with three rolls.
本実施の形態例では、得られた抵抗体ペーストを、アルミナ96wtパーセントのアルミナ基板上にあらかじめ形成しておいた銅電極に架かるように印刷し、それを乾燥させた後、窒素(N2)雰囲気中において、例えば、980℃で10分間焼成して抵抗体を作製した。 In this embodiment, the obtained resistor paste is printed on a copper electrode previously formed on an alumina substrate of 96 wt% alumina, dried, and then nitrogen (N 2 ) In the atmosphere, for example, the resistor was manufactured by baking at 980 ° C. for 10 minutes.
表1は、上述のように焼成して得た抵抗体の特性を示している。本実施の形態例では、銅、マンガン、鉄(Cu−Mn−Fe)の金属混合粉体を、表1中の配合比(単位は、重量パーセント(wt%))で混合し、それにガラス粉体(5重量パーセント)、および酸化銅粉体(5重量パーセント)を加えて十分に混合し、さらに、ビヒクルを加えて抵抗体ペーストを作製した。 Table 1 shows the characteristics of the resistor obtained by firing as described above. In this embodiment, a metal mixed powder of copper, manganese, and iron (Cu—Mn—Fe) is mixed at a blending ratio shown in Table 1 (unit: weight percent (wt%)), and glass powder is mixed therewith. The body (5 weight percent) and copper oxide powder (5 weight percent) were added and mixed well, and further the vehicle was added to make a resistor paste.
すなわち、表1は、上述の抵抗体ペーストを焼成して得た各抵抗体(試料No.1〜10)、および比較例(銅−ニッケルからなる抵抗体ペースト)の特性値である、抵抗率(μΩm)、抵抗温度係数(TCR)、および対銅熱起電力(μV/K)を示している。これらの抵抗率等は、25℃と125℃において測定した。 That is, Table 1 shows resistivity values of the respective resistors (sample Nos. 1 to 10) obtained by firing the resistor paste described above and comparative examples (resistor paste made of copper-nickel). (ΜΩm), resistance temperature coefficient (TCR), and thermoelectric power against copper (μV / K). These resistivity and the like were measured at 25 ° C. and 125 ° C.
ここで、本実施の形態例に係る抵抗体ペーストの実施例(表1の試料No.6の抵抗体)について説明する。この実施例に係る抵抗体の抵抗体ペーストは、銅粉体86wt%、マンガン粉体12wt%、鉄粉体2wt%を計り取って混合し、その混合粉体に酸化銅粉体5重量部、およびガラス粉体5重量部を加え、それを十分に混合して、さらに、この混合粉体にビヒクル12重量部を加え、3本ロールで混練して得た抵抗体ペーストである。 Here, an example (resistor of sample No. 6 in Table 1) of the resistor paste according to the present embodiment will be described. In the resistor paste of the resistor according to this example, 86 wt% of copper powder, 12 wt% of manganese powder, and 2 wt% of iron powder were measured and mixed, and copper oxide powder 5 was mixed with the mixed powder. It is a resistor paste obtained by adding 5 parts by weight of glass powder and 5 parts by weight of glass powder, thoroughly mixing them, and further adding 12 parts by weight of vehicle to this mixed powder and kneading with three rolls.
得られた抵抗体ペーストについては、上述した焼成を行って抵抗体を作製し、その抵抗体の抵抗値を測定して、抵抗率と抵抗温度係数、および対銅熱起電力を求めた。実施例(試料No.6)の抵抗体の場合、その抵抗率は0.65μΩm、抵抗温度係数は47×10-6/K、対銅熱起電力は2μV/Kであった。 About the obtained resistor paste, the above-described firing was performed to produce a resistor, and the resistance value of the resistor was measured to determine the resistivity, the temperature coefficient of resistance, and the thermoelectric power against copper. In the case of the resistor of the example (sample No. 6), the resistivity was 0.65 μΩm, the temperature coefficient of resistance was 47 × 10 −6 / K, and the thermoelectric power against copper was 2 μV / K.
なお、比較例として、以下の抵抗体を作製した。すなわち、銅粉体57.0wt%、ニッケル粉体43.0wt%を計り取り、混合した粉体に、酸化銅粉体5重量部、およびガラス粉体5重量部を加え、それを十分に混合した。さらに、この混合粉体にビヒクル12重量部を加え、3本ロールで混練して抵抗体ペーストを得た。そして、このような、銅−ニッケルからなる抵抗体ペーストを焼成して得た抵抗体について、その特性を測定したところ、抵抗率は0.70μΩm、抵抗温度係数は87×10-6/K、対銅熱起電力は46μV/Kであった。 In addition, the following resistors were produced as comparative examples. Specifically, 57.0 wt% of copper powder and 43.0 wt% of nickel powder were measured, and 5 parts by weight of copper oxide powder and 5 parts by weight of glass powder were added to the mixed powder, Mixed. Further, 12 parts by weight of a vehicle was added to the mixed powder, and kneaded with three rolls to obtain a resistor paste. And about the resistor obtained by baking the resistor paste which consists of such copper-nickel, when the characteristic was measured, a resistivity was 0.70 microhm and a resistance temperature coefficient was 87x10 < -6 > / K, The copper electromotive force was 46 μV / K.
図2は、本実施の形態例に係る抵抗体の組成を示す図である。図2の○内の数字は、表1に示す試料No.1〜10各々に対応しており、各試料についてのCu/Mn/Feの配合比をプロットして示したものである。また、図2において、太線で示す範囲内にあるCu/Mn/Feの配合比が、所望の低抵抗値と低抵抗温度係数、および対銅熱起電力の抵抗体を得るための、好ましい金属成分の組成範囲である。 FIG. 2 is a diagram showing the composition of the resistor according to the present embodiment. The numbers in the circles in FIG. It corresponds to each of 1 to 10, and plots the compounding ratio of Cu / Mn / Fe for each sample. Further, in FIG. 2, a preferable metal for obtaining a resistor having a desired low resistance value, low temperature coefficient of resistance, and copper electromotive force, in which the compounding ratio of Cu / Mn / Fe is within the range indicated by the thick line. The composition range of the component.
すなわち、図2において陰影を付して示す“好ましい範囲”を越える部分における抵抗体は、その抵抗率が、銅−ニッケルからなる従来の抵抗体ペーストで作製した抵抗体(上述した比較例を参照)の抵抗率0.70μΩmよりも大きくなるか、あるいは、その抵抗温度係数が、目標とする値(±100×10-6/K以下)よりも大きくなるため、適当ではない。 That is, the resistor in the portion exceeding the “preferable range” indicated by shading in FIG. 2 is a resistor made of a conventional resistor paste made of copper-nickel (see the comparative example described above). ) Or a resistivity temperature coefficient larger than a target value (± 100 × 10 −6 / K or less), which is not appropriate.
図3は、本実施の形態例に係る抵抗体ペーストを使用した角型チップ抵抗器(以下、単にチップ抵抗器という)の一例についての断面構成を示している。図3において、基板1は、所定サイズのチップ形状を有する、例えば、電気絶縁性のセラミックス基板(絶縁性基体)である。基板1上には、上述した金属混合粉体を配合してなる抵抗体ペーストを、例えば、スクリーン印刷等で塗布した後、焼成して、抵抗層2を形成する。
FIG. 3 shows a cross-sectional configuration of an example of a square chip resistor (hereinafter simply referred to as a chip resistor) using the resistor paste according to the present embodiment. In FIG. 3, a substrate 1 is a ceramic substrate (insulating base) having a predetermined size, for example, an electrically insulating ceramic substrate. On the substrate 1, the resistor paste formed by blending the above-described metal mixed powder is applied by, for example, screen printing and then baked to form the
抵抗層2の上部は、プリガラス7で覆われ保護されている。さらに、プリガラス7の上には、絶縁膜として機能する保護膜3が配されている。基板1の両端部であって抵抗層2の両端には、それと電気的に接触する上部電極(表面電極)4a,4bが形成されている。また、基板下部の端部には下部電極(裏面電極)5a,5bが形成されている。そして、基板1の各端部側面には、上部電極4a,4bと下部電極5a,5bを電気的に接続するため、これらの電極間に端部電極6a,6bが配設されている。
The upper part of the
さらに、下部電極5aと端部電極6aを覆うように外部電極8aが、例えば、めっき等によって形成されている。同様に、下部電極5bと端部電極6bを覆うように外部電極8bが、めっき等によって形成されている。
Further, an
このような抵抗器で使用する絶縁性基体としては、例えば、アルミナ系基板、フォルステライト系基板、ムライト系基板、窒化アルミニウム系基板、ガラスセラミック系基板等を用いることができる。また、抵抗層2には、その導電性金属成分として、上述した比率で配合した銅、マンガン、鉄(Cu−Mn−Fe)の各金属粉体を混合した金属混合粉体、または、銅、マンガン、鉄の合金粉体を使用する。なお、銅、マンガン、鉄の各粉体を混合して使用する場合には、焼成時に合金化している。
As an insulating substrate used in such a resistor, for example, an alumina substrate, a forsterite substrate, a mullite substrate, an aluminum nitride substrate, a glass ceramic substrate, or the like can be used. In addition, in the
次に、上述した構成を備える本実施の形態例に係る抵抗器の製造工程を説明する。図4は、本実施の形態例に係る抵抗器の製造工程を説明するための工程図である。まず、図4のステップS11において、上述した基板1を製造する工程を実行する。なお、ここでは、基板としてアルミナ96wt%のアルミナ基板を使用する。基板形状としては、例えば、製造単位の大きさの、矩形の基板を製造するが、製造する基板の大きさは任意であり、1つの抵抗器毎の大きさの基板であっても、あるいは、多数個分の抵抗器の大きさの基板を同時に製造してもよい。 Next, a manufacturing process of the resistor according to the present embodiment having the above-described configuration will be described. FIG. 4 is a process diagram for explaining the manufacturing process of the resistor according to the present embodiment. First, in step S <b> 11 of FIG. 4, the above-described process for manufacturing the substrate 1 is executed. Here, an alumina substrate of 96 wt% alumina is used as the substrate. As the substrate shape, for example, a rectangular substrate having a manufacturing unit size is manufactured, but the size of the substrate to be manufactured is arbitrary, and even a substrate having a size for each resistor, or A number of resistor-sized substrates may be manufactured simultaneously.
続くステップS12において、基板1の下面(抵抗器実装時のはんだ面)に、スクリーン印刷により裏面電極の厚膜印刷をし、焼成することにより下部電極(裏面電極)5a,5bを形成する。具体的には、アルミナ基板の裏面に銅ペースト(Cuペースト)を印刷し、その後、乾燥させて、窒素(N2)雰囲気中において、例えば、960℃で10分間焼成して裏面電極を形成する。 In subsequent step S12, the bottom electrode (back electrode) 5a, 5b is formed by printing a thick film of the back electrode by screen printing on the lower surface of the substrate 1 (solder surface when the resistor is mounted) and baking it. Specifically, a copper paste (Cu paste) is printed on the back surface of the alumina substrate, and then dried and baked in a nitrogen (N 2 ) atmosphere at, for example, 960 ° C. for 10 minutes to form a back electrode. .
次に、ステップS13において、基板1の上面(抵抗体を形成する側)に、スクリーン印刷により表面電極の厚膜印刷をし、焼成することにより上部電極(表面電極)4a,4bを形成する。具体的には、アルミナ基板の表面に銅ペーストを印刷し、その後、それを乾燥させて、窒素雰囲気中で、例えば、960℃で10分間焼成して表面電極を形成する。なお、上部電極(表面電極)4a,4bと下部電極(裏面電極)5a,5bの焼成を同時に行ってもよい。 Next, in step S13, the upper electrodes (surface electrodes) 4a and 4b are formed on the upper surface (side on which the resistor is formed) of the substrate 1 by printing a thick film of the surface electrode by screen printing and baking. Specifically, a copper paste is printed on the surface of the alumina substrate, then dried, and baked in a nitrogen atmosphere at, for example, 960 ° C. for 10 minutes to form a surface electrode. The upper electrodes (surface electrodes) 4a and 4b and the lower electrodes (back electrodes) 5a and 5b may be fired simultaneously.
本実施の形態例では、例えば、裏面および表面ともに厚膜印刷する電極材料として銅ペーストを使用することで、従来の抵抗器のように、銀のエレクトロニックマイグレーションによる信頼性低下の問題を回避している。また、不活性雰囲気である窒素(N2)雰囲気中で焼成するのは、電極である銅の酸化を防止するためである。なお、焼成温度は960℃に限定されず、例えば、980℃で焼成してもよい。 In this embodiment, for example, by using a copper paste as an electrode material for thick film printing on both the back surface and the front surface, the problem of reliability degradation due to silver electronic migration can be avoided as in conventional resistors. Yes. Further, the firing in a nitrogen (N 2 ) atmosphere that is an inert atmosphere is to prevent oxidation of copper as an electrode. The firing temperature is not limited to 960 ° C., and may be fired at 980 ° C., for example.
ステップS14では、例えば、上述した抵抗体ペーストを上部電極(表面電極)4a,4b間に、その一部が上部電極(表面電極)4a,4bに重なるように塗布し、抵抗体ペースト厚膜を形成する。そして、この抵抗体ペースト厚膜を、窒素(N2)雰囲気の下、例えば、960℃で焼成する。なお、焼成温度は980℃でもよい。 In step S14, for example, the resistor paste described above is applied between the upper electrodes (surface electrodes) 4a and 4b so that a part of the resistor paste overlaps the upper electrodes (surface electrodes) 4a and 4b. Form. Then, this thick resistor paste film is baked, for example, at 960 ° C. in a nitrogen (N 2 ) atmosphere. The firing temperature may be 980 ° C.
本実施の形態例において、抵抗体ペーストへの銅酸化物および/またはガラス(例えば、ZnBSiOx系ガラス)の添加により、基板と焼成後の抵抗体との良好な接着が得られ、かつ、ガラスによって抵抗体膜の強度が得られる。ビヒクルは、印刷時において有機バインダーによる印刷適正が得られるように機能する。 In this embodiment, by adding copper oxide and / or glass (for example, ZnBSiOx glass) to the resistor paste, good adhesion between the substrate and the fired resistor is obtained, and the glass is used. The strength of the resistor film can be obtained. The vehicle functions so that printing suitability with an organic binder can be obtained during printing.
ステップS15では、このようにして形成された抵抗体層2の上にプリガラスコート厚膜を印刷等で形成し、乾燥した後、焼成を行う(ガラス被覆の形成)。ここでは、抵抗体層上に、例えば、ZnBSiOx系ガラスペーストを印刷し、その後、それを乾燥させて、窒素雰囲気中で、例えば、670℃で10分間焼成してプリガラスコートを形成する。なお、焼成温度は690℃であってもよい。また、ガラスペーストは、ZnBSiOx系ガラスペーストに限るものではなく、上述した硼珪酸バリウム系ガラス、硼珪酸カルシウム系ガラス、硼珪酸バリウムカルシウム系ガラス、硼珪酸亜鉛系ガラス、硼酸亜鉛系ガラス等を用いることができる。
In step S15, a pre-glass coat thick film is formed on the
次に、ステップS16において、必要に応じて抵抗体のトリミング(抵抗値調整)を行う。このトリミングは、例えば、レーザビームやサンドブラスト等によって、抵抗体のパターンに切れ込みを入れることによって抵抗値を調整する。 Next, in step S16, resistor trimming (resistance value adjustment) is performed as necessary. In this trimming, for example, the resistance value is adjusted by cutting the resistor pattern with a laser beam or sandblast.
そして、ステップS17において、例えば、プリガラスコートと上部電極4a,4bを覆うようにエポキシ系樹脂をスクリーン印刷等によって形成し、それを硬化させて、絶縁膜としての機能をも有する保護膜3であるオーバーコートを形成する。なお、保護膜3は、エポキシ系樹脂に限るものではなく、変性エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。
In step S17, for example, an epoxy resin is formed by screen printing or the like so as to cover the pre-glass coat and the
その後、必要に応じてオーバーコート(保護膜)上に着色したエポキシフェノール系樹脂等を印刷し、それを硬化させて、抵抗値等を表示するための表示部を形成する。 Thereafter, a colored epoxy phenol resin or the like is printed on the overcoat (protective film) as necessary, and is cured to form a display portion for displaying a resistance value or the like.
さらに、ステップS18において、Aブレイク(1次ブレーク)を行い、アルミナ基板を短冊状に分割する。続くステップS19で、短冊上のアルミナ基板の端面にスッパタリング法によりNiCr合金膜を形成し、端部電極6a,6bを形成する。なお、NiCr合金膜の形成は、スパッタリング法に限定されるものではなく、蒸着等により形成してもよい。
In step S18, A break (primary break) is performed to divide the alumina substrate into strips. In subsequent step S19, a NiCr alloy film is formed on the end face of the alumina substrate on the strip by a sputtering method, and
次に、ステップS20でBブレイク(2次ブレーク)を行い、端部電極6a,6bを形成した短冊状のアルミナ基板をさらに分割し、個片(チップ)にする。得られた個片(チップ)の大きさは、例えば、3.2mm×1.6mmである。そして、ステップS21において、上部電極4a,4bのうち、保護膜3で覆われていない部分と、下部電極5a,5bおよび端部電極6a,6b上に外部電極8a,8bを形成する。
Next, in step S20, B break (secondary break) is performed, and the strip-shaped alumina substrate on which the
外部電極8a,8bは、例えば、順に、電解ニッケル(Ni)めっき−電解銅(Cu)めっき−電解ニッケル(Ni)めっき−電解錫(Sn)めっきを施し、Ni膜―Cu膜―Ni膜―Sn膜が積層した状態とする。
For example, the
以上のようにして製造されたチップサイズ3.2mm×1.6mmの抵抗器は、例えば、基板厚さ470μm、上面電極厚さ20μm、下面電極厚さ20μm、抵抗体層厚さ30〜40μm、プリコート厚さ10μm、保護膜厚さ30μm、端部電極厚さ0.05μm、外部電極厚さは、順に、Ni膜厚さ3〜7μm、Cu膜厚さ20〜30μm、Ni膜厚さ3〜12μm、Sn膜厚さ3〜12μmに形成されている。 The resistor having a chip size of 3.2 mm × 1.6 mm manufactured as described above has, for example, a substrate thickness of 470 μm, a top electrode thickness of 20 μm, a bottom electrode thickness of 20 μm, a resistor layer thickness of 30 to 40 μm, The precoat thickness is 10 μm, the protective film thickness is 30 μm, the end electrode thickness is 0.05 μm, and the external electrode thickness is, in order, Ni film thickness of 3 to 7 μm, Cu film thickness of 20 to 30 μm, Ni film thickness of 3 The thickness is 12 μm and the Sn film thickness is 3 to 12 μm.
本実施の形態例の抵抗体ペーストを用いて抵抗器を製造する場合における、抵抗体ペーストの焼成方法と焼成後の抵抗体については、抵抗体ペーストを中性雰囲気中または不活性雰囲気中(例えば、窒素雰囲気中)において600℃〜1000℃で焼成するのが好ましい。なお、上記抵抗体ペーストの焼成時間は任意に設定することができる。これにより、銅−マンガン−鉄系抵抗体、より好ましくは、銅−マンガン−鉄合金抵抗体を得ることができる。 In the case of manufacturing a resistor using the resistor paste according to this embodiment, the resistor paste firing method and the fired resistor are used in a neutral atmosphere or an inert atmosphere (for example, In a nitrogen atmosphere) at 600 ° C. to 1000 ° C. The firing time of the resistor paste can be set arbitrarily. Thereby, a copper-manganese-iron based resistor, more preferably, a copper-manganese-iron alloy resistor can be obtained.
以上説明したように、本実施の形態例によれば、抵抗体ペーストの材料として、銅−マンガン−鉄(Cu−Mn−Fe)の導電性金属粉体を混合したものに、ガラス粉体および/または銅酸化物粉体を混合し、それを焼成して抵抗体を作製することで、銅−ニッケルからなる抵抗体ペーストより作製した抵抗体に比べて抵抗率を低くすることができ、それと同時に、その抵抗体のTCR、および対銅熱起電力をも低くすることができる。 As described above, according to the present embodiment, the material of the resistor paste is a mixture of conductive metal powder of copper-manganese-iron (Cu-Mn-Fe), glass powder, and By mixing copper oxide powder and firing it to produce a resistor, the resistivity can be lowered compared to a resistor produced from a resistor paste made of copper-nickel, and At the same time, the TCR of the resistor and the thermoelectromotive force against copper can be lowered.
また、このような特性を有する抵抗体ペーストを使用してチップ抵抗器を製造できるため、かかる抵抗器は、例えば、電源回路やモータ回路の電流検出抵抗器(シャント抵抗器)等、低抵抗率、および低TCRの抵抗器を必要とする用途に最適なチップ抵抗器となる。 Further, since a resistor chip having such characteristics can be used to manufacture a chip resistor, such a resistor has a low resistivity, such as a current detection resistor (shunt resistor) of a power supply circuit or a motor circuit. And chip resistors that are ideal for applications requiring low TCR resistors.
1 基板
2 抵抗層
3 保護膜
4a,4b 上部電極(表面電極)
5a,5b 下部電極(裏面電極)
6a,6b 端部電極
7 プリガラス
8a,8b 外部電極(めっき)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board |
5a, 5b Lower electrode (back electrode)
6a,
Claims (3)
前記基板に形成された抵抗層と、A resistance layer formed on the substrate;
前記抵抗層の両端に配されその抵抗層と電気的に接触する一対の電極とを備え、A pair of electrodes disposed at both ends of the resistance layer and in electrical contact with the resistance layer;
前記一対の電極は銅により構成され、前記抵抗層は、金属成分として84乃至88wt%の銅と、11乃至13wt%のマンガンと、1乃至3wt%の鉄とを含み、さらに前記金属成分100重量部に対してガラス粉体および/または銅酸化物粉体を10重量部を超えない範囲で含むことを特徴とする電流検出用抵抗器。The pair of electrodes is made of copper, and the resistance layer includes 84 to 88 wt% copper, 11 to 13 wt% manganese, and 1 to 3 wt% iron as metal components, and further 100 wt% of the metal components. A current detection resistor comprising glass powder and / or copper oxide powder in an amount not exceeding 10 parts by weight with respect to the part.
前記電気絶縁性の基板に銅ペーストを印刷して電極を形成する工程と、Forming an electrode by printing a copper paste on the electrically insulating substrate;
金属成分として84乃至88wt%の銅と、11乃至13wt%のマンガンと、1乃至3wt%の鉄とを含み、前記金属成分100重量部に対してガラス粉体および/または銅酸化物粉体を10重量部を超えない範囲で含むとともに、さらに10乃至15重量部のビヒクルを含んでなる抵抗体ペーストを製造する工程と、84 to 88 wt% copper, 11 to 13 wt% manganese, and 1 to 3 wt% iron as metal components, and glass powder and / or copper oxide powder with respect to 100 parts by weight of the metal components. A step of producing a resistor paste comprising not more than 10 parts by weight and further comprising 10 to 15 parts by weight of a vehicle;
前記抵抗体ペーストの一部が前記電極と重なるように印刷して抵抗体を形成する工程と、Forming a resistor by printing so that a part of the resistor paste overlaps the electrode; and
前記抵抗体を保護する保護膜を形成する工程と、Forming a protective film for protecting the resistor;
前記保護膜形成後の基板を個片に分割する工程とを備えることを特徴とする電流検出用抵抗器の製造方法。And a step of dividing the substrate after forming the protective film into individual pieces.
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