JP4807597B2 - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品及びその製造方法に関し、詳しくは、抵抗要素を有する電子部品及びその製造方法に関する。

抵抗器等において、所望の抵抗値の抵抗膜等の抵抗要素を形成する方法として、例えば、スクリーン印刷や、インクジェット法が知られている。

例えば、特許文献１には、スクリーン印刷を用い、基材表面に面積ならびに間隔が異なるドット状の第１の抵抗部を略帯状に形成し、その第１の抵抗部の上に第１の抵抗部と電気抵抗が異なる連続した層状の第２の抵抗部を形成することが開示されている。

また、特許文献２には、未焼成セラミックシート上に、１種類の抵抗性インクをインクジェット法で付着させて抵抗体を形成することが開示されている。
特開昭６０−３０１０１号公報 特開平１０−１８９３０５号公報

しかし、特許文献１のように、スクリーン印刷を用いて抵抗部を形成する場合、抵抗値を変えるためには、スクリーン版を交換する必要がある。そのため、抵抗値ごとに多額のスクリーン版製作コストが発生し、スクリーン版の製作に長期間を要する。

また、スクリーン印刷を用いて２種類以上の導電性ペーストを印刷する場合、２種類以上の導電性ペーストを同時に印刷することができず、１種類の導電性ペーストを印刷するごとに、毎回、乾燥工程、スクリーン版の変更工程が必要となる。２種類目の導電性ペーストの印刷以降は、スクリーン版をそれ以前に印刷した導電性ペーストの印刷位置に高精度に位置決めする必要がある。さらに、２種類目以降の導電性ペーストは、スクリーン印刷によって、それ以前に印刷した導電性ペーストの間の隙間にうまく入らず、空隙が形成されてしまうことがある。そのため、工程を簡便にすることが困難である。

特許文献２のように１種類の抵抗性インクを用いて抵抗体を形成する場合、例えば抵抗体の寸法・形状が同じで抵抗値が異なるようにするためには、抵抗値に対応して組成の異なる抵抗性インクを予め作製しておかなければならない。そのため、多品種少量生産に対応しにくい。

本発明は、かかる実情に鑑み、種々の抵抗値の抵抗要素を備えた電子部品を、効率よく作製することができる、電子部品及びその製造方法を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した電子部品を提供する。

電子部品は、互いに対向する一対の端子と、該一対の端子間に配置された抵抗要素とを備える。前記抵抗要素は重なり合う複数のドットからなり、かつ前記複数のドットは、基準となる配置パターンで、前記配置パターンのうち一部を除いて配置されている。

上記構成によれば、予め、一対の端子間に、基準となる配置パターンの全部にドットが配置された抵抗要素を備えた電子部品を試作する。そして、所望の抵抗値となるように、試作した抵抗要素の一部を除去する。そして、一部が除去された抵抗要素の形状に対応して、基準となる配置パターンの一部を除いてドットを配置した電子部品を作製する。これによって、所望の抵抗値の抵抗要素を備えた電子部品を、容易に得ることができる。

好ましくは、前記抵抗要素は、複数層の前記ドットからなり、前記抵抗要素の周縁から遠い部分ほど前記ドットの層数が多い。

この場合、抵抗要素の周縁近傍において基材に発生する応力を緩和することができる。これによって、例えば、焼成時に抵抗要素の周縁近傍において基材に割れが発生することを防ぐことができる。また、基材と抵抗要素との密着強度を高めることができる。

また、本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した電子部品の製造方法を提供する。

電子部品の製造方法は、（１）インクジェット法により、基準となる配置パターンの全部で、抵抗要素となる成分を含む抵抗インクのドットを配置することにより、抵抗要素を備えた電子部品を試作する第１の工程と、（２）試作した前記電子部品の前記抵抗要素の抵抗値を測定しながら、前記抵抗要素の複数のドットの一部を除去する第２の工程と、（３）前記配置パターンから、前記複数のドットの一部が除去された前記抵抗要素の形状に対応し、除く部分を決定する第３の工程と、（４）決定した前記部分を除いた配置パターンで前記抵抗インクの前記ドットを配置することにより、電子部品を量産する第４の工程とを備える。

上記方法によれば、試作した電子部品について抵抗要素のトリミングを行うだけであり、量産する電子部品については抵抗要素のトリミングが不要となる。

本発明によれば、種々の抵抗値の抵抗要素を備えた電子部品を、効率よく作製することができる。

インクジェットプリンタの全体構成図である。 ドットの配置を示す模式図である。 ドットの配置を示す模式図である。 ドットの配置を示す模式図である。

符号の説明

２ ドット
４ 端子
６ 端子
８ 基材
１０ インクジェットプリンタ
１４，１６ インクジェットヘッド
３４，３６ 抵抗インク
３５，３７ インク滴

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。

まず、抵抗膜（抵抗要素）となるパターンの印刷に用いるインクジェットプリンタ１０について、図１の模式図を参照しながら説明する。

インクジェットプリンタ１０は、大略、基材８を載置する移動テーブル１２と、複数（例えば２個）のインクジェットヘッド１４，１６と、装置全体の制御を統括する制御部１１とを備える。

移動テーブル１２は、モータ２２により符号２３で示すＸ方向に駆動され、モータ２４により符号２５で示すＹ方向に駆動され、モータ２６により符号２７で示すθ方向（Ｘ，Ｙ軸に直角なＺ軸周り）に駆動される。移動テーブル１２のモータ２２，２４，２６の駆動は、制御部１１によって制御される。移動テーブル１２は、Ｘ，Ｙ，θ以外の方向に移動するようにしても、逆に、Ｘ，Ｙ，θのうち任意の１方向又は２方向にのみ移動するようにしてもよい。移動テーブル１２には、必要に応じて、基材８を吸着するための真空吸引孔を設けたり、基材８を加熱・保温するためのヒーターを設けたりしてもよい。

インクジェットヘッド１４，１６は、それぞれ、移動テーブル１２の上方の固定位置に配置される。インクジェットヘッド１４，１６には、それぞれ、組成が異なる抵抗インク３４，３６がタンク１５，１７から供給される。インクジェットヘッド１４，１６には、１又は２以上の微小な孔が形成され、この孔から抵抗インク３４，３６の微細な粒子であるインク滴３５，３７を、移動テーブル１２に向けて噴射する。インクジェットヘッド１４，１６は、制御部１１からの制御によって、噴射するインク滴３５，３７のサイズ（インク滴の量）や個数を変更する。

抵抗インク３４，３６は、酸化ルテニウム、ガラス、カーボン、金属粒子などの抵抗材料を含む。移動テーブル１２に載置する基材８は、電子部品を作製するための基板やセラミックグリーンシートなどのワークである。

制御部１１には、例えばパーソナルコンピュータを用いる。制御部１１は、不図示のキーボード等から入力されたパラメータに基づいて、所定のプログラムに従って、移動テーブル１２の移動に同期してインクジェットヘッド１４，１６を駆動し、インク滴３５，３７を吐出させる。これにより、移動テーブル１２に載置された基材８上には、抵抗インク３４，３６で所定のパターンが印刷される。

好ましくは、インク滴３５，３７を吐出する複数のインク吐出孔が一列に配置されているインクジェットヘッド１４，１６を、インク吐出孔の列が互いに平行になるように並べる。移動テーブル１２は、インクジェットヘッド１４，１６のインク吐出孔の列に対して直角方向又は斜め方向に駆動する。

例えば、インク滴３５，３７のピッチが異なるインクジェットヘッド１４，１６を使い分ける。あるいは、インク滴３５，３７のピッチが同じインクジェットヘッド１４，１６を用い、特性の異なる抵抗インク３４，３６を重ね塗りする。あるいは、インク滴３５，３７のピッチが同じインクジェットヘッド１４，１６を用い、同じ特性の抵抗インク３４，３６を略同時に印刷することで、抵抗要素となるパターンを効率よく形成する。

なお、インクジェットヘッド１４，１６を固定位置に配置し、基材８を移動する代わりに、基材８を固定したままインクジェットヘッド１４，１６を移動するようにしても、基材８とインクジェットヘッド１４，１６の両方を移動するようにしてもよい。

このインクジェットプリンタ１０を用いて、１種類又は２種類以上の抵抗インクを用いて、抵抗膜となるパターンを印刷した後、乾燥し、焼成することにより、抵抗膜を形成する。

次に、インク滴、すなわちドットを配置するパターンについて、図２〜図４を参照しながら説明する。

図２の平面図に模式的に示すように、基材８（図１参照）上に予め形成された端子４，６間に、１種類の抵抗インクのドット２，２ｃを配置し、ドット２，２ｃの集合体によって、抵抗膜となる部分を形成する。

例えば図２（ａ）に示すように、端子４，６の間に、複数（図では６×１０個）の抵抗インクのドット２が、矩形の格子状の配置パターンに、かつ重なり合うように配置される。

図２（ｂ）に示すように、抵抗インクのドット２を配置する配置パターンのピッチは、縦方向にも横方向にも変えることができる。例えば、インクジェットヘッドのインク吐出孔を２つおきに使用していたのを１つおきに使用するとともに、インクジェットヘッドのインク吐出孔の列に対して直角方向の移動テーブルの送り量を変える。

Ｘ方向又はＹ方向の片方のみのピッチを変えるようにしてもよい。この場合には、例えば、インクジェットヘッドの使用するインク吐出孔のピッチだけ、あるいは、インクジェットヘッドのインク吐出孔の列に対して直角方向の移動テーブルの送り量だけを変える。

また、図２（ｃ）に示すように、抵抗インクのドット２ｃの大きさを変えることもできる。この場合、例えばインクジェットヘッドの駆動アクチュエータに印加する電圧を変え、吐出されるインク滴の大きさを変える。あるいは、インク滴の吐出量が異なるインクジェットヘッドに切り替える。

また、図３の平面図に示すように、格子状の配置パターンのうち、一部を除いてドットを配置してもよい。

図３（ａ）は、配置パターンの中心部３ａ以外にドット２を配置した例を示している。

図３（ｂ）は、配置パターンのうち、スリット３ｂ部分を除いて、ドット２を配置した例を示している。

図３（ｃ）は、配置パターンの四隅３ｃを除いて、ドット２を配置した例を示している。

なお、図３ではドットの個数を少なくして模式的に図示しているが、実際にはもっと多くのドットを配置する。そのため、ドットを配置しない箇所では、実際には、図示した１〜数ドットよりも多くの個数のドットを配置しないことになる。

図４（ａ）及び（ｂ）の断面図に模式的に示すように、複数層のドットを配置してもよい。

この場合、図４（ａ）に示すように、ドット２の高さが、端子４よりも高くなってもよい。

好ましくは、図４（ｂ）に示すように、ドット２を重ねた断面がなだらかになるようにする。すなわち、ドット２が配置された領域の周縁付近ではドット２が１層となり、周縁から離れるにつれてドット２の層数が増え、周縁から離れるにつれて、ドットを重ねた高さが次第に高くなるようにする。これによって、周縁付近において基材８に発生する応力を緩和し、基材８に割れが発生することを抑えることができる。

例えば、通常のスクリーン印刷においては、図４（ｃ）の断面図に模式的に示すように、抵抗膜７は周縁７ｘまで膜厚が厚い。このように周縁７ｘまで膜厚が厚いと、抵抗膜７を焼成した時に基材８との収縮率が合わず、基材８に割れ９が発生することがある。これは、基材８には、抵抗膜７の周縁７ｘ近傍において、抵抗膜７により拘束される部分と拘束されない部分とが隣り合うために大きな応力の差が発生するからである。特にスクリーン印刷のように抵抗膜７の周縁７ｘまで厚い膜では、応力の差が大きくなる傾向がある。

図４（ｂ）のようにドットを配置すると、抵抗膜の周縁に近づくにつれて抵抗膜が次第に薄くなり抵抗膜７と基材８との界面に作用する応力が次第に小さくなるため、基材８に割れ９が発生することを抑えることができる。

このように抵抗膜の中央部の重ね塗り回数を多くし、中央部の膜厚を厚くしても、抵抗膜全体としての抵抗値を変更することなく、抵抗膜を形成することができる。

特に基材８に接する１層目のドットが濡れ広がるようにした場合、抵抗膜の周縁付近の厚みを小さくでき、基材８の割れ抑制効果が大きい。例えば、２つのインクジェットヘッドを用い、１層目についてのみ、溶剤が相対的に多い抵抗インク、又は基板に対し接触角が相対的に小さい抵抗インクを用いて印刷を行い、２層目以降と塗り分けることで、基材８の割れ抑制効果をより大きくすることができる。

インクジェットを用いて抵抗インクを印刷する場合、インク滴の配置間隔を変更することで、抵抗膜の断面形状を変化させ、抵抗値の変更が可能となる。インク滴量（インク滴の大きさ）を変更したり、抵抗膜の端子間のドット数を変更したり、重ね塗り回数を変更したりしても、抵抗値の変更が可能となる。抵抗膜の一部で上記いずれかの方法を取っても、上記の２以上の方法を組合わせても、抵抗値の変更が可能となる。

試作品の抵抗値を測定し、量産品では、抵抗値が所定値になるように抵抗値を変更することにより、従来は抵抗値の調整のために量産工程で必要であったレーザトリミング工程を無くすことが可能となり、生産性を向上できる。

特に、図２（ａ）のように基準となる配置パターンの全部にドット２を配置することにより形成された抵抗膜について、レーザトリミングを行い、抵抗値を調整した後に、トリミングされて残った抵抗膜形状を測定し、測定した抵抗膜形状に似せて、図３（ａ）、図３（ｂ）のような形状の印刷を行えば、精度良く抵抗膜の抵抗値を調整できる。

また、図２（ａ）のように基準となる配置パターンの全部にドット２を配置することにより形成された抵抗膜の抵抗値を測定し、そのときの抵抗値が所望の抵抗値より高ければ、２回目以降は、例えば図２（ｂ）に示すように、液滴の間隔を狭めることにより、一回目より低い抵抗値を作ることができる。一回目の抵抗値が所望の抵抗値より低いときには、液滴間隔を広げることにより、一回目より高い抵抗値を作ることができる。

また、例えば図２（ｃ）に示すように、インク滴の量（大きさ）を変更することにより所望の抵抗値を作ることも可能である。

次に、具体例を説明する。

＜具体例１＞ 予め、電子部品用の抵抗膜の材料である酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、ガラスなどを有機溶剤に分散させ、固形分２０重量％、粘度８９ｍＰａ・ｓの抵抗インクを作製した。

ピエゾ式インクジェットヘッドの下方に、Ｘ方向、Ｙ方向に移動可能な移動テーブルを持つインクジェットプリンタと、一対の端子として２つの分離した銀電極を形成しておいたセラミックグリーンシートを用意した。

インクジェットヘッドから抵抗インクを吐出させ、図２（ａ）に示すように、セラミックグリーンシート上の２つの銀電極間を接続する四角形の抵抗膜を印刷した。この四角形の抵抗膜を印刷する際、ワーク配置テーブルを５０℃に加熱しておくことで、特殊な乾燥を行わずに乾燥抵抗膜を得た。

この抵抗膜が印刷されたセラミックグリーンシートを他のシートと積層・プレス・焼成して、銀電極の間に抵抗膜が形成されたセラミック基板を得た。このセラミック基板上の抵抗膜の抵抗値を測定したところ、断線していなかった。

図２（ａ）に示す幅Ｗａが１４２０μｍ、長さＬが２６７０μｍの四角形の抵抗膜を、抵抗インクのインク滴配置間隔を７５μｍで印刷した場合、抵抗膜の厚みは７μｍ、端子４，６間の抵抗値は８４ｋΩであった。これを、サンプル（ａ）とする。

移動テーブルの送り量と、インクジェットヘッドのインク吐出孔のうち使用するインク吐出孔のピッチを調整して、抵抗インクのＸ，Ｙ方向のインク滴配置間隔を５０μｍに変更し、図２（ｂ）に示す幅Ｗｂが９２０μｍ、長さＬが２６７０μｍの四角形の抵抗膜を印刷した場合、抵抗膜の厚みは１８μｍ、端子４，６間の抵抗値は３２ｋΩであった。これを、サンプル（ｂ）とする。

サンプル（ａ）に対して抵抗インクのインク滴量の大きさのみを変更し、図２（ｃ）に示すように、抵抗インクのインク滴配置間隔が７５μｍ、幅Ｗａが１４２０μｍ、長さＬが２６７０μｍの四角形の抵抗膜を印刷した場合、抵抗膜の厚みは１０μｍ、端子４，６間の抵抗値は５０ｋΩであった。これを、サンプル（ｃ）とする。

図３（ａ）に示すように、四角形の抵抗膜の中心付近に、横寸法Ｔ１が９５６μｍ、縦寸法Ｔ２が７７０μｍのドットの無い部分３ａがある以外は、サンプル（ａ）と同じ条件で抵抗膜を印刷した場合、膜厚は７μｍ、端子４，６間の抵抗値は９５ｋΩであった。これを、サンプル（ｄ）とする。

以上のサンプル（ａ）〜（ｄ）についてまとめると、次の表１のようになる。

上記のようなサンプルを必要に応じて作製しておくことで、ドット間隔を小さくしたり、またドッド径を大きくしたりすることで、どれだけ抵抗値が変化するかを予め把握しておく。すなわちドット間隔もしくはドット径に対する抵抗値の検量線を求めておくことにより、それに基づいて所望の抵抗値を得るべくドット間隔またはドット径を決めることができる。例えば試作した電子部品の抵抗値が所望の値より高い場合、上記の検量線に基づいてドット間隔を広げるか、あるいはドット径を大きくすることで、所望の値に合わせることができる。この方法であれば、抵抗値を上げることも、逆に下げることもできる。

＜具体例２＞
具体例１で作製したサンプル（ａ）について、抵抗膜のレーザトリミングを行い、抵抗値を９８ｋΩに調整した。このレーザトリミングされた抵抗膜の形状をＣＣＤカメラにより画像認識し、二値化処理したデータに基づいて、インクを吐出する位置を決め、図３（ｂ）に示すように、四角形の抵抗膜に、横寸法Ｓ１が５４５μｍ、縦寸法Ｓ２が２０６μｍの部分には、ドット２を配置しないようにすることで、スリット３ａを形成した。これ以外の印刷条件は、サンプル（ａ）と同じである。このスリット３ａを形成したサンプルの抵抗値を測定すると、９５ｋΩであり、トリミング後のサンプル（ａ）の抵抗値９８ｋΩと略同じ値とすることができた。

＜まとめ＞ 以上のようにインクジェット法によって抵抗膜を形成すると、抵抗インクのインク滴量（大きさ）、縦方向及び／又は横方向のドット数、重ね塗り回数を変えることによって、所望の抵抗値の抵抗膜を形成することができる。したがって、種々の抵抗値の抵抗要素を備える電子部品を、効率よく作製することができる。

インクジェットを用いて抵抗インクを印刷した場合には、抵抗値を変更するために抵抗ペーストを変更し、複数回印刷する場合と比べると、（ａ）印刷時間の短縮による生産性が向上し、（ｂ）乾燥回数の減少により生産性が向上し、（ｃ）ワークの変形を減少させ、印刷後の形状精度が向上し、（ｄ）抵抗値のばらつきが小さくなる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施可能である。

例えば、ドットを配置する基準となるパターンは、例示された矩形の格子パターンに限らず、任意のパターンとすることができる。

Claims (3)

1. 互いに対向する一対の端子と、
   該一対の端子間に配置された抵抗要素とを備えた電子部品において、
   前記抵抗要素は重なり合う複数のドットからなり、かつ前記複数のドットは、基準となる配置パターンで、前記配置パターンのうち一部を除いて配置されていることを特徴とする、電子部品。
2. 前記抵抗要素は、複数層の前記ドットからなり、前記抵抗要素の周縁から遠い部分ほど前記ドットの層数が多いことを特徴とする、請求項１に記載の電子部品。
3. インクジェット法により、基準となる配置パターンの全部で、抵抗要素となる成分を含む抵抗インクのドットを配置することにより、抵抗要素を備えた電子部品を試作する第１の工程と、
   試作した前記電子部品の前記抵抗要素の抵抗値を測定しながら、前記抵抗要素の複数のドットの一部を除去する第２の工程と、
   前記配置パターンから、前記複数のドットの一部が除去された前記抵抗要素の形状に対応し、除く部分を決定する第３の工程と、
   決定した前記部分を除いた配置パターンで前記抵抗インクの前記ドットを配置することにより、電子部品を量産する第４の工程と、
   を備えたことを特徴とする、電子部品の製造方法。

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