JP4434699B2

JP4434699B2 - 抵抗器およびその製造方法

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Publication number: JP4434699B2
Application number: JP2003387982A
Authority: JP
Inventors: 啓志坂井
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2023-11-18
Also published as: JP2005150516A

Description

本発明は、チップ抵抗器等の抵抗器に係り、特に、湿潤雰囲気で長時間使用しても、抵抗値変化が殆ど生じない、信頼性の高い抵抗器およびその製造方法に関する。

一般に、チップ抵抗器などの抵抗器は、絶縁体基板の表面に一対の電極を備え、該一対の電極間に抵抗体が配置され、該抵抗体が保護膜により被覆されて構成されている。このような抵抗器は、電極間に形成した抵抗体の抵抗値を高精度に調整する場合、その抵抗体の縁辺から内方に向かうトリミング溝をレーザなどにより形成する、所謂、トリミングが行われる。

また、このような抵抗器は、抵抗体を保護するために、抵抗体をガラスおよびまたは樹脂の保護膜により被覆することが一般に行われている（例えば、特許文献１〜５参照）。これは、抵抗体を保護膜で被覆することで、抵抗体の機械的な損傷を防止するとともに、湿気（水分）が抵抗体に付着し、金属イオン等の存在による抵抗値の経時的な変化などを防止するためである。
特公平７−７０３６５号公報特開平１０−２８９８０１号公報特開２０００−１５０２１０号公報特開２０００−１７３８０２号公報特開２０００−２９９２０１号公報

しかしながら、このような抵抗体を覆う保護膜が、絶縁体基板の表面に強固に固着して、抵抗体に対して十分な外装強度を確保しつつ耐湿性を向上させているが、湿潤雰囲気中で電圧を加える耐湿性試験を行うと、特に１ＭΩ以上の高抵抗値の抵抗器においては、抵抗値に変化が生じる場合がある。本発明者等が種々検討した結果、「湿潤雰囲気中で抵抗器に電圧を加える耐湿性試験を行うと、抵抗値に変化が生じる場合があるが、その一方で、エポキシ樹脂により保護膜を形成する場合でも、トリミングを施していない抵抗体では抵抗値変化は認められず、また、トリミングを施した抵抗体でも電圧を加えなければ抵抗値変化は認められない」という事実に気がついた。

上記事実から、湿潤雰囲気中で電圧を加える耐湿性試験では、抵抗体にトリミング溝が形成されて、電極間に電圧が印加される条件の場合に、そのトリミング溝において絶縁性が低下することにより、トリミング溝を被覆する保護膜の耐湿性に問題が有るものと考えられる。

本発明は、上述した事情に鑑みて為されたもので、湿潤雰囲気で長時間使用しても、抵抗値変化が殆ど生じない、信頼性の高い抵抗器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の抵抗器は、絶縁体基板の表面に電極を備え、該電極間に抵抗体が配置され、該抵抗体が保護膜により被覆されている抵抗器であって、前記抵抗体の側辺部に形成された凹状部と、前記凹状部から前記抵抗体の内方に向かうトリミング溝と、前記抵抗体の前記トリミング溝を覆うことのできる面積で、前記トリミング溝が形成された領域を局部的に被覆するシリコン樹脂からなる第１保護膜と、前記第１保護膜で被覆した領域を含む前記抵抗体の全体を被覆するエポキシ樹脂からなる第２保護膜とを備え、前記トリミング溝が前記凹状部よりも抵抗体の内方に位置し、前記絶縁体基板のエッジより広い離隔距離をおいて配置されることで、前記第１保護膜の四周を第２保護膜が被覆していることを特徴とするものである。

この発明によれば、抵抗体のトリミング箇所は局部的に耐湿性の高い第１保護膜により被覆され、これによりトリミング溝に対して十分な耐湿性が確保され、電圧を加える耐湿性試験においても、高抵抗値の抵抗器であっても、抵抗値が殆ど変化しない抵抗器が得られる。そして、その第１保護膜を含む抵抗体全体が第２保護膜により被覆され、抵抗器全体としての外装強度が確保される。したがって、全体の外装強度は第２保護膜により担保しつつ、耐湿性を確保することが難しい抵抗体のトリミング箇所は、役割を特化した第１保護膜により被覆して保護することができる。

ここで、前記第１保護膜としてはシリコン樹脂が、また、前記第２保護膜としてはエポキシ樹脂が好適である。さらに、前記第１保護膜の下層の前記抵抗体表面にはガラスコートを形成するのが好ましく、これにより抵抗体のトリミング溝の形成時に、周縁にマイクロクラックが発生するのを防止することができる。

さらに、抵抗体は、前記電極間で蛇行状に形成されているものにも適用することができる。抵抗体を蛇行状に形成することで、抵抗パターンの長さを長くして、高抵抗値を得ることができるとともに、耐サージ特性を向上することができる。

また、トリミング溝を形成する前記抵抗体の領域に、凹状部が形成されていることが好ましい。これにより、凹状部からトリミングによりトリミング溝を形成し、トリミング溝を前記第１保護膜で被覆することで、固着力が低いシリコン樹脂等の第１保護膜を絶縁体基板のエッジから離隔した位置に配置することができる。従って、固着力の高い第２保護膜で固着力が低い第１保護膜の周囲を完全に被覆することができる。

また、本発明の抵抗器の製造方法は、絶縁体基板の表面に一対の電極と、該電極間に接続する抵抗体とを配置し、前記抵抗体の側辺部に凹状部を形成し、該抵抗体に前記凹状部から前記抵抗体の内方に向かうトリミング溝を形成することで、抵抗値のトリミング調整を行い、前記抵抗体の前記トリミング溝を覆うことのできる面積で、前記抵抗体のトリミング溝が形成された領域を局部的に耐湿性の高いシリコン樹脂からなる第１保護膜で被覆し、前記第１保護膜で被覆した領域を含む前記抵抗体の全体を固着力の高いエポキシ樹脂からなる第２保護膜で被覆し、前記トリミング溝が前記凹状部よりも抵抗体の内方に位置し、前記絶縁体基板のエッジより広い離隔距離をおいて配置され、固着力の高い前記第２保護膜により固着力の低い前記第１保護膜の四周を被覆することを特徴とするものである。

総じて本発明によれば、トリミングを行って高精度に抵抗値調整を行った抵抗体のトリミング溝が形成された領域を局部的に耐湿性が高く固着力が低い第１保護膜で被覆し、抵抗体全体を固着力の高い第２保護膜で被覆するようにしたものである。従って、電圧を加える耐湿性試験においても、第１保護膜によりトリミング溝の形成領域に水分（湿気）の浸入を防止することができ、信頼性を確保するとともに、その周囲の固着力の高い第２保護膜により、固着力の低い第１保護膜を囲み込むとともに、全体としての外装保護機能を確保することができる。それ故、湿潤雰囲気で長時間使用しても、抵抗値変化が殆ど生じない、信頼性の高い抵抗器を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は本発明に係る抵抗器の第１実施形態を示す図である。なお、各図中、同一の作用または機能を有する部材または要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１において、抵抗器１０は、アルミナなどのチップ状の絶縁体基板１１と、この絶縁体基板１１の両端部に形成されている電極１２と、この電極１２に両端部表面で接続するように絶縁体基板１１の表面に形成されている抵抗体１３と、この抵抗を被覆して保護する保護膜１６，１７から主として構成されている。この抵抗器１０は、例えば、長さ×幅が1.6mm×0.8mm、2.0mm×1.2mm、3.2mm×1.6mmなどの標準的なチップ部品としてのサイズの厚膜または薄膜チップ抵抗器である。

電極１２は、絶縁体基板１１の両端部の上面に形成された上電極１２ａと、絶縁体基板１１の両端部の下面に形成された下電極１２ｂと、絶縁体基板１１の両端部の端面に形成された端面電極１２ｃと、これら電極１２ａ〜１２ｃを被覆するめっき電極１２ｄと、により構成されている。

抵抗体１３は、絶縁体基板１１の両端部の上電極１２ａに導通接続するように一部が重畳して形成されており、その中央部には抵抗体１３の抵抗値を調整するレーザトリミングにより形成されたトリミング溝１４が設けられている。この抵抗体１３の表面には、トリミング溝１４の形成領域を局部的に被覆するように耐湿性に優れるシリコン樹脂による第１保護膜１６が形成されている。さらに、抵抗体１３の表面全体には、第１保護膜１６の形成領域を含めて、上電極１２ａの一部まで被覆するように、固着力に優れたエポキシ樹脂による第２保護膜１７が形成されている。

なお、エポキシ樹脂は外装強度とともに耐湿性にも優れるが、上述したように湿潤雰囲気中で電圧を加える耐湿性試験で、特に１ＭΩ以上の高抵抗値の抵抗体にトリミング溝が形成されている場合には、エポキシ樹脂の耐湿性は必ずしも十分ではない。シリコン樹脂は、エポキシ樹脂よりもさらに耐湿性に優れ、上記の場合にも十分な耐湿性を発揮する。しかしながら、シリコン樹脂は、セラミック基板および抵抗体に対する固着力が低いという問題点がある。

したがって、抵抗体１３のトリミング溝１４を形成された箇所は、局部的にシリコン樹脂の第１保護膜１６により被覆されて湿気（水分）が侵入しないように十分な耐湿性が確保されている。また、その抵抗体１３の全体は、第１保護膜１６により被覆された領域を含めて第２保護膜１７が強固に固着・被覆して、外装面としての強度などが確保されている。このため、固着力の低い第１保護膜１６が固着力の高い第２保護膜１７内に封入され、抵抗体１３のトリミング溝１４に対して耐湿性効果を発揮している。なお、第１保護膜１６を形成する領域は本来はトリミング溝１４の部分のみを被覆すれば十分であるが、印刷ズレ等を考慮して大きめにスクリーン印刷により形成している。

次に、この抵抗器１０の製造方法を図２の工程図を用いて説明する。まず、図２（ａ）に示すように、絶縁体基板１１を準備する。なお、実際には多数個取りのセラミック基板が用いられるので、その１区画分のみを図示する。次いで、例えば、Ａｇ／Ｐｄ等からなる電極材料ペーストをスクリーン印刷し、高温で焼成することにより、絶縁体基板１１の表面に設けた上電極１２ａおよび裏面に設けた下電極１２ｂを形成する。次いで、Ｒｕ系の抵抗体材料ペーストをスクリーン印刷し、高温で焼成することにより、絶縁体基板１１両端部の上電極１２ａに一部が重畳した抵抗体１３を形成する。なお、上電極１２ａや下電極１２ｂとしては、ニクロム等のスパッタリングなどによる薄膜電極を形成してもよい。また、抵抗体１３としては、Ｎｉ−Ｐなどの無電解めっきや、ニクロム等のスパッタリングなどによる薄膜抵抗体を形成してもよい。

次いで、図２（ｂ）に示すように、上電極１２ａにプローブを当接させて抵抗体１３の抵抗値を測定しつつ、例えば、レーザ光を照射してその抵抗体材料を除去することにより、抵抗体１３の側辺部１３ｂから内方に向かうトリミング溝１４を形成して、抵抗体１３を目標の抵抗値に高精度に調整する。

次いで、図２（ｃ）に示すように、シリコン樹脂をスクリーン印刷により、トリミング溝１４の形成領域を十分に覆うことのできる面積（印刷ずれやトリミングずれを考慮した面積）を有するパターンで抵抗体１３や絶縁体基板１１の表面を被覆する。この後に例えば２００℃で加熱して熱硬化させ、第１保護膜１６を形成する。

次いで、図２（ｄ）に示すように、固着力の高いエポキシ樹脂をスクリーン印刷により、絶縁体基板１１両端部の上電極１２ａの一部や両側辺側の絶縁体基板１１の露出した表面までを含めて抵抗体１３の全体を被覆する。この後に２００℃で加熱して熱硬化させることで第２保護膜１７を形成する。このようにして、上電極１２ａ、下電極１２ｂ、抵抗体１３、トリミング溝１４、第１保護膜１６、第２保護膜１７を形成した多数個取りのセラミック基板を個々の絶縁体基板１１（チップ）に切断・分割した後に、例えば、スパッタリングなどにより上電極１２ａおよび下電極１２ｂに導通する端面電極１２ｃを両端部端面に形成し、この後に、上電極１２ａ、下電極１２ｂ、端面電極１２ｃの全体にめっき電極１２ｄを形成し、捺印・製品検査等を行って完成品とする。

このように本実施形態においては、抵抗器１０の抵抗体１３全体の実装強度については耐湿性にも優れるエポキシ樹脂の第２保護膜１７により担保しつつ、トリミング溝１４の形成領域は耐湿性に特化したシリコン樹脂の第１保護膜１６により被覆して高度の耐湿性を確保することができる。したがって、抵抗体１３をトリミングして高精度な抵抗値調整を行った抵抗器１０は、湿潤雰囲気中で使用して電圧を加える場合にも、１ＭΩ以上の高抵抗値を有する抵抗器であっても、トリミング溝１４周辺でリーク電流を発生させてしまうことがなく、抵抗値変化を生じることなく、信頼性高く使用することができる。

次に、図３および図４は本発明に係る抵抗器の第２実施形態を示す図である。図３において、抵抗器２０は、絶縁体基板１１および電極１２を備えるチップ抵抗器であり、この電極１２，１２間の絶縁体基板１１の表面には抵抗体２３が形成されている。

抵抗体２３は、絶縁体基板１１両端部の上電極１２ａ，１２ａ間で目標の抵抗値（例えば、１ＭΩ〜５０ＭΩの高抵抗）および耐サージ容量を有するように蛇行する電流経路に形成されている。また、この抵抗体２３のパターンには、絶縁体基板１１のエッジから内方に離隔するように凹状部２３ａが側辺部２３ｂに形成されている。そして、その凹状部２３ａ内から抵抗体２３の抵抗値を高精度に調整するトリミング溝２４が形成されている。すなわち、抵抗体２３は、そのパターンに凹状部２３ａが設けられることにより、絶縁体基板１１の側辺部（エッジ）から離隔した位置にトリミング溝２４が形成・延在されている。

この抵抗体２３には、表面を覆うガラスコート２５が形成されており、このガラスコート２５の表面側から絶縁体基板１１に到達するトリミング溝２４が形成されている。ガラスコート２５により、トリミング溝２４の形成時に、抵抗体２３にマイクロクラックが発生することを防止することができる。

また、この抵抗体２３の表面には、トリミング溝２４の形成領域を局部的に被覆するようにシリコン樹脂による第１保護膜２６が形成されている。さらに、抵抗体２３の表面には、ガラスコート２５と共に第１保護膜２６の形成領域を被覆し、さらに上電極１２ａまで被覆するようにエポキシ樹脂による第２保護膜２７が形成されている。

また、抵抗体２３の形成領域に凹状部２３ａを形成することにより、トリミング溝２４の形成部分を抵抗体２３の側辺部２３ｂより内方に位置することができ、結果的に絶縁体基板１１の側辺部（エッジ）より広い離隔距離を置いてトリミング溝２４を配置することができる。このため、固着力の低い第１保護膜２６の形成位置を絶縁体基板１１の側辺部（エッジ）より十分に離隔して配置することができる。このため、固着力の高い第２保護膜２７により固着力の低い第１保護膜２６の四周を十分に被覆することができ、いわば固着力の低い第１保護膜２６をその内部に封入して、固着力の高い第２保護膜２７を絶縁体基板１１の表面に固着することができる。

従って、この抵抗器２０は、トリミング溝２４が耐湿性の高い第１保護膜２６により被覆され、電圧を印加する耐湿性試験においても、殆ど抵抗値が変化しない。この特徴は、特に１ＭΩ以上の高抵抗値領域のチップ抵抗器等のコンパクトな構造の抵抗器に有効である。そして、固着力の高い第２保護膜２７により全体が被覆されているので、十分な外装強度が得られる。

次に、この抵抗器２０の製造方法を図４の工程図を用いて説明する。まず、図４（ａ）に示すように、絶縁体基板１１にＡｇ／Ｐｄなどの電極材ペーストをスクリーン印刷などにより塗布し、焼成することで上電極１２ａおよび下電極１２ｂを形成する。そして、Ｒｕ系の抵抗体ペーストをスクリーン印刷などにより、塗布し、焼成することによって抵抗体２３を形成する。この抵抗体２３は、図示するように蛇行状に形成されていて、高抵抗値で且つ耐サージ容量の高い抵抗器に好適なパターンとなっている。また、この抵抗体２３には、上述した固着力の低い第１保護膜２６を第２保護膜２７で十分に取り囲むための凹状部２３ａを備えている。

次いで、図４（ｂ）に示すように、ガラスペースト材料等をスクリーン印刷し、この後に約６００℃で焼成することにより、上電極１２ａとの接続領域を含めて抵抗体１３の全体を被覆するガラスコート２５を形成する。

次いで、図４（ｃ）に示すように、上電極１２ａにプローブを当接させて抵抗体２３の抵抗値を測定しつつ、その抵抗体２３周縁部の凹状部２３ａからレーザトリミングしてガラスコート２５材料と共に抵抗体材料を除去することにより、内方に向かうトリミング溝２４を形成して、抵抗体２３の抵抗値を高精度に調整する。

次いで、図４（ｄ）に示すように、シリコン樹脂をスクリーン印刷などすることにより、凹状部２３ａから抵抗体２３内のトリミング溝２４を十分に覆うことのできる面積（印刷ずれやトリミングずれを考慮した面積）で、トリミング溝２４の形成領域を局部的に被覆し、２００℃程度で加熱して熱硬化させることで、第１保護膜２６を形成する。

次いで、図４（ｅ）に示すように、エポキシ樹脂をスクリーン印刷し、約２００℃で加熱して熱硬化させることにより、絶縁体基板１１両端部の上電極１２ａや両側辺側の絶縁体基板１１のエッジまでを被覆する第２保護膜２７を形成する。このようにして、上電極１２ａ、下電極１２ｂ、抵抗体２３、ガラスコート２５、トリミング溝２４、第１保護膜２６、第２保護膜２７を形成した絶縁体基板１１を個別チップに切断・分割する。そして、端面電極１２ｃおよびめっき電極１２ｄを形成し、捺印・製品検査を行って完成品とする。

なお、これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。例えば、上記実施形態ではチップ抵抗器の例について説明したが、厚膜や薄膜の複合部品型の抵抗器としても同様に適用が可能である。

本発明に係る抵抗器の第１実施形態を示す図であり、（ａ）はその全体構成を示す一部透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。その抵抗器の製造方法を説明する工程図である。本発明に係る抵抗器の第２実施形態を示す図であり、（ａ）はその全体構成を示す一部透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。その抵抗器の製造方法を説明する工程図である。

符号の説明

１０，２０抵抗器
１１絶縁体基板
１２電極
１３，２３抵抗体
１４，２４トリミング溝
１６，２６第１保護膜
１７，２７第２保護膜
２３ａ凹状部
２５ガラスコート

Claims

絶縁体基板の表面に電極を備え、該電極間に抵抗体が配置され、該抵抗体が保護膜により被覆されている抵抗器であって、
前記抵抗体の側辺部に形成された凹状部と、
前記凹状部から前記抵抗体の内方に向かうトリミング溝と、
前記抵抗体の前記トリミング溝を覆うことのできる面積で、前記トリミング溝が形成された領域を局部的に被覆するシリコン樹脂からなる第１保護膜と、
前記第１保護膜で被覆した領域を含む前記抵抗体の全体を被覆するエポキシ樹脂からなる第２保護膜とを備え、
前記トリミング溝が前記凹状部よりも抵抗体の内方に位置し、前記絶縁体基板のエッジより広い離隔距離をおいて配置されることで、前記第１保護膜の四周を第２保護膜が被覆していることを特徴とする抵抗器。
前記抵抗体の表面には、ガラスコート層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
前記抵抗体は、前記電極間で蛇行状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の抵抗器。
絶縁体基板の表面に一対の電極と、該電極間に接続する抵抗体とを配置し、
前記抵抗体の側辺部に凹状部を形成し、
該抵抗体に前記凹状部から前記抵抗体の内方に向かうトリミング溝を形成することで、抵抗値のトリミング調整を行い、
前記抵抗体の前記トリミング溝を覆うことのできる面積で、前記抵抗体のトリミング溝が形成された領域を局部的に耐湿性の高いシリコン樹脂からなる第１保護膜で被覆し、
前記第１保護膜で被覆した領域を含む前記抵抗体の全体を固着力の高いエポキシ樹脂からなる第２保護膜で被覆し、前記トリミング溝が前記凹状部よりも抵抗体の内方に位置し、前記絶縁体基板のエッジより広い離隔距離をおいて配置され、固着力の高い前記第２保護膜により固着力の低い前記第１保護膜の四周を被覆することを特徴とする抵抗器の製造方法。