JP6453598B2 - チップ抵抗器 - Google Patents

Description

本発明は、面実装タイプのチップ抵抗器に関するものである。

チップ抵抗器は、直方体形状の絶縁基板と、絶縁基板の表面に所定間隔を存して対向配置された一対の表電極と、絶縁基板の裏面に所定間隔を存して対向配置された一対の裏電極と、表電極と裏電極を橋絡する端面電極と、対をなす表電極どうしを橋絡する抵抗体と、抵抗体を覆う保護層等によって主に構成されている。

一般的に、このようなチップ抵抗器を製造する場合、大判の集合基板に対して多数個分の電極や抵抗体や保護層等を一括して形成した後、この集合基板を格子状の分割ライン（例えば分割溝）に沿って分割してチップ抵抗器を多数個取りするようにしている。かかるチップ抵抗器の製造過程で、集合基板の片面には抵抗ペーストを印刷・焼成することにより多数の抵抗体が形成されるが、印刷時の位置ずれや滲み、あるいは焼成炉内の温度むら等の影響により、各抵抗体の大きさや膜厚に若干のばらつきを生じることは避け難いため、集合基板の状態で各抵抗体にトリミング溝を形成して所望の抵抗値に設定するという抵抗値調整作業が行われる。

この抵抗値調整作業では、抵抗体によって橋絡されている一対の表電極にプローブを接触させて抵抗値を測定しながら、該抵抗体にレーザー光を照射してトリミング溝を形成していく。そして、トリミング溝を長くするのに伴って抵抗体の抵抗値が高くなっていくので、トリミング対象の抵抗体の抵抗値が目標となる抵抗値（基準抵抗値）に到達した時点で、レーザー光の照射を停止して抵抗値調整作業を終了する。

しかしながら、トリミング溝を形成する前の抵抗値（初期抵抗値）は必ずしも基準抵抗値より低くなっているとは限らず、抵抗体の印刷条件や焼成条件等のバラツキにより、初期抵抗値が基準抵抗値よりも高くなってしまうことがあり、その場合はトリミングをしても抵抗値を下げることが不可能となるため、不良品として破棄せざるを得なくなる。

そこで従来より、特許文献１に開示されているように、抵抗体の初期抵抗値が基準抵抗値よりも高いときに、その抵抗体の上に別の抵抗ペーストを印刷して再度焼成することで初期抵抗値を下げた後、このように２層構造にした抵抗体にトリミング溝を形成して抵抗値調整するという技術や、特許文献２に開示されているように、抵抗体の初期抵抗値が基準抵抗値に対してどの程度高いかを測定し、その測定結果に応じた加熱条件でチップ抵抗器を再焼成することにより、初期抵抗値を基準抵抗値に近づけるようにした技術が提案されている。

特開昭６１−１１９００４号公報 特開平４−２５０６０１号公報

ところで、この種のチップ抵抗器において、抵抗体の両端に接続する表電極の比抵抗はできるだけ低いことが好ましく、それ以外にも材料費や対環境性等の様々な要因により、通常、表電極には銀を主成分とするペースト材料が使用されている。そのため、前述した従来技術のように抵抗値を下げる目的で繰り返しの焼成工程が実行されると、表電極の銀が抵抗体の中に拡散する量が増えてしまい、それに伴って抵抗体に接続するエッジ部分の表電極の銀が無くなるというセパレーション現象が発生し、最悪の場合は断線に至ることがある。

本発明は、上記した従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、初期抵抗値を下げるのに好適なチップ抵抗器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のチップ抵抗器は、絶縁基板と、この絶縁基板の表面に所定間隔を存して対向するように設けられた一対の表電極と、これら一対の表電極に跨るように設けられた抵抗体と、前記表電極を覆って前記抵抗体の端部に重なるように設けられた補助電極とを備え、前記表電極はパラジウムを１〜５重量％含み残部を銀とする材料からなり、前記補助電極はパラジウムとそれより比抵抗の低い金属材料を１５〜３０重量％含み残部を銀とする材料からなるという構成にした。

このように構成されたチップ抵抗器では、抵抗体の両端部に接続する表電極が補助電極によって覆われており、表電極はパラジウムを少量含んで残部に銀を多く含有する銀リッチの材料からなるため、抵抗体を繰り返し焼成したときの抵抗値変化量（降下量）を大きくすることができるが、その反面、表電極の銀が抵抗体に拡散する量が増えることで、抵抗体に接続するエッジ部分の表電極にセパレーション現象が発生し易くなる。ここで、補助電極は表電極に比べて銀の含有量が少なく残部にパラジウム等を多く含む材料からなり、補助電極と表電極のパラジウムの密着性が高いものとなっているため、拡散によって無くなった表電極のエッジ部分において補助電極のパラジウムにより導通が確保され、セパレーションに起因する断線事故を確実に防止することができる。しかも、補助電極に比抵抗の高いパラジウムを多く含有させたとしても、パラジウムよりも比抵抗の低い金等の金属材料が含まれているため、抵抗体の抵抗値を目標とする基準抵抗値に近づける抵抗値調整時に、補助電極に対するプローブの接触位置がばらついたとしても、そのばらつきが抵抗値測定の精度に影響を及ぼすことはほとんどなく、安定した抵抗値測定を行うことができる。

上記の構成において、表電極の対向間距離に比べて補助電極の対向間距離が狭く設定されていると、抵抗体に流れる電流の電極間距離が狭い方の補助電極の対向間距離によって規定されるため、その分だけ抵抗体の初期抵抗値を下げることが可能となる。

本発明によれば、抵抗体を繰り返し焼成することでセパレーションの発生を防止しつつ抵抗値を大きく下げることができるため、初期抵抗値を下げるのに好適なチップ抵抗器を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態例に係るチップ抵抗器の断面図である。 該チップ抵抗器の製造工程を示す断面図である。 該チップ抵抗器の製造工程を示すフローチャートである。 該チップ抵抗器の製造工程を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態例に係るチップ抵抗器の断面図である。

以下、発明の実施の形態について図面を参照しながら説明すると、図１に示すように、本発明の第１実施形態例に係るチップ抵抗器１は、直方体形状の絶縁基板２と、絶縁基板２の上面における長手方向の両端部に設けられた一対の表電極３と、これら表電極３に跨るように設けられた抵抗体４と、表電極３を覆って抵抗体４の端部に重なるように設けられた一対の補助電極５と、抵抗体４を被覆する第１保護層６と、第１保護層６を被覆する第２保護層７と、絶縁基板２の下面における長手方向の両端部に設けられた一対の裏電極８と、絶縁基板２の側面に設けられて対応する表電極３と補助電極５および裏電極８を橋絡する一対の端面電極９と、補助電極５と裏電極８および端面電極９を被覆するメッキ層１０とによって主に構成されている。

絶縁基板２はセラミックス等からなり、この絶縁基板２は後述する大判の集合基板（図２参照）を縦横に延びる一次分割溝と二次分割溝に沿って分割することにより多数個取りされたものである。

表電極３はＰｄ（パラジウム）を１〜５ｗｔ％含有するＡｇ（銀）系ペースト材料をスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものであり、本実施形態例では、Ｐｄを２ｗｔ％含み残部（９８ｗｔ％）がＡｇの銀リッチと呼ばれるＡｇ−Ｐｄペーストが使用されている。

抵抗体４は酸化ルテニウム等の抵抗ペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものであり、この抵抗体４の両端部は表電極３に重なっている。なお、詳細については後述するが、抵抗体４と第１保護層６にレーザー光を照射してトリミング溝を形成することにより、チップ抵抗器１の抵抗値が目標となる基準抵抗値に調整されるようになっている。

補助電極５はＰｄとそれより比抵抗の低い金属材料（例えば金や銅）を１５〜３０ｗｔ％含有して残部がＡｇのＡｇ系ペースト材料をスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものであり、本実施形態例では、Ｐｄを２０ｗｔ％、Ａｕ（金）を５ｗｔ％含んで残部（７５ｗｔ％）がＡｇのＡｇ−Ｐｄ−Ａｕペーストが使用されている。

第１保護層６と第２保護層７は２層構造の絶縁層を構成し、そのうち第１保護層６はトリミング溝を形成する前に抵抗体４を覆うアンダーコート層であり、第２保護層７はトリミング溝を形成した後の第１保護層６を覆うオーバーコート層である。第１保護層６はガラスペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものであり、この第１保護層６は抵抗体４の上面を覆って補助電極５の端部に重なっている。第２保護層７はエポキシ樹脂系ペーストをスクリーン印刷して加熱硬化（焼付け）させたものであり、この第２保護層７は第１保護層６の上面と端面を全て覆っている。

裏電極８はＡｇペーストやＰｄの含有量が少ないＡｇ−Ｐｄペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させたものである。

端面電極９はニッケル（Ｎｉ）／クロム（Ｃｒ）等をスバッタすることによって形成されたものであり、この端面電極９と補助電極５および裏電極８はＮｉメッキや半田メッキ等のメッキ層１０によって覆われている。

次に、上記の如く構成されたチップ抵抗器１の製造方法について、図２〜図４を参照しながら説明する。

まず、格子状に延びる一次分割溝と二次分割溝が形成された集合基板２Ａを準備する。これら一次分割溝と二次分割溝によって集合基板２Ａの表裏両面は多数のチップ形成領域に区画され、これらチップ形成領域がそれぞれ１個分の絶縁基板２となる。図２には１つのチップ形成領域が代表的に示されているが、実際には、このようなチップ形成領域が格子状に多数配列されている。

そして、集合基板２Ａの裏面にＡｇペーストをスクリーン印刷して乾燥することにより、図２（ａ）に示すように、各チップ形成領域の長手方向両端部に所定間隔を存して対向する一対の裏電極８を形成する（図３のＳ−１）。

次なる工程として、集合基板２Ａの表面にＡｇ−Ｐｄペーストをスクリーン印刷して乾燥することにより、図２（ｂ）に示すように、各チップ形成領域の長手方向両端部に所定間隔を存して対向する一対の表電極３を形成する（図３のＳ−２）。前述したように、表電極３を形成する材料にはＡｇを多量に含有する銀リッチのＡｇ−Ｐｄペースト、例えばＡｇが９８ｗｔ％でＰｄを２ｗｔ％含有するＡｇ−Ｐｄペーストが用いられている。

次なる工程として、表電極３と裏電極８を約８５０℃の高温で同時に焼成する（図３のＳ−３）。なお、これら表電極３と裏電極８は個別に焼成しても良く、その形成順を逆にして裏電極８よりも表電極３を先に形成するようにしても良い。

次なる工程として、集合基板２Ａの表面に酸化ルテニウム等を含有した抵抗ペーストをスクリーン印刷して乾燥することにより、図２（ｃ）に示すように、両端部を表電極３に重ね合わせた抵抗体４を形成した後（図３のＳ−４）、これを約８５０℃の高温で焼成する（図３のＳ−５）。

次なる工程として、表電極３の上からＰｄとＡｕを１５〜３０ｗｔ％含有するＡｇ系ペースト、例えばＡｇ（７５％）−Ｐｄ（２０％）−Ａｕ（５％）ペーストをスクリーン印刷して乾燥することにより、図２（ｄ）に示すように、表電極３を覆って抵抗体４の端部に重なる一対の補助電極５を形成した後（図３のＳ−６）、これを約８５０℃の高温で焼成する（図３のＳ−７）。

次なる工程として、一対の補助電極５に図示せぬプローブをそれぞれ接触させ、これらプローブを介して抵抗体４の抵抗値を測定する（図３のＳ−８）。そして、測定した抵抗値が目標となる基準抵抗値を下回っているか否かを判定し（図３のＳ−９）、抵抗体４の初期抵抗値が基準抵抗値よりも高い場合、すなわち図３のＳ−９でＮＯの場合は図３のＳ−７へ戻り、再び約８５０℃の高温で焼成して抵抗体４の抵抗値を下げた後、その抵抗体４の抵抗値を測定して基準抵抗値と比較する（図３のＳ−８からＳ−９）。

また、測定した抵抗体４の抵抗値が基準抵抗値よりも低い場合、すなわち図３のＳ−９でＹＥＳの場合は、次なる工程として、抵抗体４を覆う領域にガラスペーストをスクリーン印刷して乾燥することにより、図２（ｅ）に示すように、抵抗体４を被覆する第１保護層６を形成した後（図４のＳ−１０）、これを約６００℃の温度で焼成する（図４のＳ−１１）。

次なる工程として、一対の補助電極５にプローブを接触させて抵抗体４の抵抗値を測定しながら、レーザー光を照射して第１保護層６と抵抗体４に図示せぬトリミング溝を形成することにより、抵抗体４の抵抗値が基準抵抗値となるように調整する（図４のＳ−１２）。

次なる工程として、第１保護層６を覆うようにエポキシ系等の樹脂ペーストをスクリーン印刷して約２００℃の温度で加熱硬化（焼付け）することにより、図２（ｆ）に示すように、第１保護層６の全部と補助電極５の端部を覆う第２保護層７を形成する（図４のＳ−１３）。なお、前述した第１保護層６はレーザー光の熱で抵抗体４のトリミング溝近傍が損傷しないようにするためのものであり、この第２保護層７は抵抗体４を外部環境から保護するためのものである。

これまでの工程は集合基板２Ａに対する一括処理であるが、次なる工程では、集合基板２Ａを一次分割溝に沿って短冊状に一次分割することにより（図４のＳ−１４）、チップ形成領域の長手方向を幅寸法とする短冊状基板２Ｂを得る。

そして、次なる工程で、短冊状基板２Ｂの分割面にＮｉ／Ｃｒ等をスパッタリングすることにより、図２（ｇ）に示すように、表電極３と補助電極５および裏電極８を橋絡する一対の端面電極９を形成する（図４のＳ−１５）。しかる後、短冊状基板を二次分割溝に沿って二次分割することにより（図４のＳ−１６）、チップ抵抗器１と同等の大きさのチップ単体（個片）を得る。

最後に、各チップ単体の下地電極層（補助電極５と裏電極８および端面電極９）に対してＮｉメッキや半田メッキを施すことにより、図２（ｈ）に示すように、この下地電極層を被覆する積層構造のメッキ層１０を形成し（図４のＳ−１７）、図１に示すようなチップ抵抗器１が完成する。

以上説明したように、本実施形態例に係るチップ抵抗器１では、抵抗体４の両端部に接続する一対の表電極３が補助電極５で覆われて２層構造となっており、下層の表電極３がＰｄを１〜５ｗｔ％含んで残部をＡｇとする材料からなると共に、上層の補助電極５がＰｄとそれより比抵抗の低い金属材料（例えばＡｕ）を１５〜３０ｗｔ％含んで残部をＡｇとする材料からなるため、抵抗体４を繰り返し焼成したときの抵抗値変化量（降下量）が大きくなり、抵抗体４の初期抵抗値が目標とする基準抵抗値を越えてしまった場合でも、抵抗体４の抵抗値を下げて良品として再生することが可能となる。また、繰り返しの焼成によって表電極３のＡｇが抵抗体４側へ多量に拡散しても、拡散によって無くなった表電極３のエッジ部分において補助電極５のＰｄにより導通が確保されるため、セパレーションに起因する断線事故を確実に防止することができる。しかも、補助電極５に比抵抗の高いＰｄを多く含有させたとしても、Ｐｄより比抵抗の低いＡｕ等が含まれているため、抵抗体４をトリミングして抵抗値を上げる抵抗値調整時に、補助電極５に対するプローブの接触位置がばらついたとしても、そのばらつきが抵抗値測定の精度に影響を及ぼすことはほとんどなく、安定した抵抗値測定を行うことができる。

図５は本発明の第２実施形態例に係るチップ抵抗器２０の断面図であり、図１に対応する部分には同一符号を付してある。

このチップ抵抗器２０が第１実施形態例に係るチップ抵抗器１と相違する点は、一対の表電極３の対向間距離Ｌ１よりも一対の補助電極５の対向間距離Ｌ２の方が狭く設定されている（Ｌ１＞Ｌ２）ことにあり、それ以外の構成は基本的に同じである。

このように構成されたチップ抵抗器２０においては、抵抗体４に流れる電流の電極間距離が狭い方の補助電極５の対向間距離Ｌ２によって規定されるため、補助電極５を形成する前に比べて補助電極５を形成した後の方が抵抗体４の抵抗値が低くなり、その分だけ抵抗体４の初期抵抗値を下げることが可能となる。

１，２０ チップ抵抗器
２ 絶縁基板
２Ａ 集合基板
２Ｂ 短冊状基板
３ 表電極
４ 抵抗体
５ 補助電極
６ 第１保護層
７ 第２保護層
８ 裏電極
９ 端面電極
１０ メッキ層

Claims (2)

1. 絶縁基板と、この絶縁基板の表面に所定間隔を存して対向するように設けられた一対の表電極と、これら一対の表電極に跨るように設けられた抵抗体と、前記表電極を覆って前記抵抗体の端部に重なるように設けられた補助電極とを備え、
   前記表電極はパラジウムを１〜５重量％含み残部を銀とする材料からなり、前記補助電極はパラジウムとそれより比抵抗の低い金属材料を１５〜３０重量％含み残部を銀とする材料からなることを特徴とするチップ抵抗器。
2. 請求項１の記載において、前記表電極の対向間距離に比べて前記補助電極の対向間距離が狭く設定されていることを特徴とするチップ抵抗器。