JP6688035B2 - チップ抵抗器 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板上に半田付けによって面実装されるチップ抵抗器に関するものである。

この種のチップ抵抗器は、直方体形状の絶縁基板と、この絶縁基板の表面の長手方向両端部に設けられた一対の表電極と、これら一対の表面電極に接続するように絶縁基板の表面に設けられた抵抗体と、この抵抗体を覆うように設けられた絶縁性の保護膜と、絶縁基板の裏面の長手方向両端部に設けられた一対の裏電極と、表電極と裏電極を覆うように絶縁基板の両端面に設けられた一対の端面電極と、これら端面電極の外表面にめっき処理を施して形成された一対の外部電極とを備えている。

このように構成されたチップ抵抗器は、回路基板に設けられたランド上に半田ペーストを印刷した後、裏電極を下向きにして外部電極をランド上に搭載し、この状態で半田ペーストを溶融・固化することによって回路基板上に面実装されるが、熱応力に起因して半田接合部の疲労、クラック、破断等が生じやすくなる。

そこで従来より、特許文献１に開示されているように、裏電極を焼成銀からなる内層と導電性樹脂（樹脂銀）からなる外層との２層構造にし、このような２層構造の裏電極を覆う外部電極に対して半田接合を行うようにしたチップ抵抗器が提案されている。かかる従来のチップ抵抗器では、回路基板のランド上で半田接合部と接触する裏電極の外層が導電性樹脂からなるため、裏電極が焼成銀のみからなる場合に比べると、半田接合部に作用する熱応力が緩和されるようになっている。

また、特許文献２に開示されているように、裏電極を焼成銀からなる第１電極層と、この第１電極層のエッジ部から外れた位置に積層された焼成銀からなる第２電極層とで構成し、このような裏電極を覆う外部電極に対して半田接合を行うようにしたチップ抵抗器も提案されている。かかる従来のチップ抵抗器では、第２電極層の側面から第１電極層の表面に至る部分に段差が形成され、この段差に対応する段差部分が外部電極にも形成されるため、半田接合部の厚みを段差部分で増大させて熱応力が緩和されるようになっている。

特開２００８−８４９０５号公報 特開２０１３−７４０４４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたチップ抵抗器では、導電性樹脂からなる裏電極の外層を覆う外部電極に対して半田接合が行われるため、半田接合時の加熱によって裏電極の樹脂分からアウトガスが発生し、このアウトガスに起因して半田爆ぜが発生したり固着性が低下してしまう虞がある。

これに対して、特許文献２に記載されたチップ抵抗器では、裏電極を構成する第１電極層と第２電極層がいずれも焼成銀からなり、導電性樹脂材料を使用していないため、樹脂分からのアウトガスに起因する半田爆ぜの発生等の不具合を防止することができる。しかし、裏電極を構成する第１電極層と第２電極層の両方が焼成銀からなり、周知のように焼
成銀は導電性樹脂のように膜厚を厚く形成することが困難であるため、単層の第２電極層では段差の高さ寸法をごく僅か（１０μｍ以下）にしか設定できなくなる。したがって、段差を利用した上記の効果を十分に発揮させるためには、第１電極層上に第２電極層を複数層形成する必要があり、このことが製造工程を煩雑化させてコストアップの要因となっていた。

本発明は、このような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、半田接合部における熱応力に起因するクラックや破断等を簡単な製造方法によって確実に防止できるチップ抵抗器を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、直方体形状の絶縁基板と、この絶縁基板の表面に設けられた一対の表電極と、これら一対の表電極間を接続する抵抗体と、この抵抗体を被覆する絶縁性の保護層と、前記絶縁基板の裏面に設けられた一対の裏電極と、前記絶縁基板の端面に設けられた端面電極と、前記表電極と前記裏電極および前記端面電極の露出部分を覆うメッキ材料からなる外部電極とを備えたチップ抵抗器において、前記裏電極が前記絶縁基板の裏面エッジ部から離反した位置に設けられていると共に、前記外部電極が、前記端面電極と前記裏電極に密着する下地メッキ層と、この下地メッキ層を被覆して前記端面電極と前記裏電極を電気的に接続する半田メッキ層とによって構成されており、前記裏電極と前記裏面エッジ部との間に前記半田メッキ層が前記絶縁基板に密着していない非密着部が存在す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、絶縁基板の裏面に設けられた一対の裏電極が該絶縁基板の裏面エッジ部から離反しており、これら裏電極と裏面エッジ部との間にメッキ材料からなる外部電極が絶縁基板に密着していない非密着部が存在するため、この非密着部がクッションとなって半田接合部への熱応力を緩和することができる。そして、このような非密着部を絶縁基板と外部電極間に介在させる場合、メッキは電極材料に密着するが絶縁材料に密着しないため、端面電極を表電極だけに接続させて裏電極と接続しないように形成し、これら表電極と裏電極および端面電極の露出部分を覆うようにメッキ材料からなる外部電極を形成するだけで良く、半田接合部における熱応力に起因するクラックや破断等を簡単な製造方法によって確実に防止することができる。

しかも、外部電極が、端面電極と裏電極に密着する下地メッキ層と、この下地メッキ層を被覆して端面電極と裏電極を電気的に接続する半田メッキ層とによって構成されており、この半田メッキ層と絶縁基板との間に非密着部が確保されているため、下地メッキ層によって半田喰われを防止しつつ、最外層の半田メッキ層によって半田付け性を良好にすることができる。その際、ニッケル等からなる硬質な下地メッキ層は非密着部から離れた位置で端面電極と裏電極に密着し、比較的軟質な半田メッキ層だけが非密着部を介して絶縁基板と対向するため、半田接合部への熱応力をより効果的に緩和することができる。

本発明のチップ抵抗器によれば、半田接合部における熱応力に起因するクラックや破断等を簡単な製造方法によって確実に防止することができる。

本発明の実施形態例に係るチップ抵抗器の断面図である。 該チップ抵抗器の実装状態を示す要部断面図である。 該チップ抵抗器の製造工程を示す説明図である。 該チップ抵抗器の製造工程を示す説明図である。

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、本発明の実施形態例に係るチップ抵抗器は、直方体形状の絶縁基板１と、この絶縁基板１
の表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２と、これら両表電極２間を接続する抵抗体３と、抵抗体３を被覆する絶縁性の保護層４と、絶縁基板１の裏面における長手方向の両端部近傍に設けられた一対の裏電極５と、絶縁基板１の長手方向の両端面に設けられた一対の端面電極６と、表電極２と端面電極６および裏電極５の露出面に被着された下地メッキ層７と、下地メッキ層７を被覆して裏電極５と端面電極６を電気的に接続する半田メッキ層８とによって構成されている。

絶縁基板１はアルミナを主成分とするセラミックス基板であり、この絶縁基板１は後述する大判基板を縦横に延びる１次分割溝と２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。

一対の表電極２はＡｇ系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、抵抗体３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る。抵抗体３の長手方向の両端部はそれぞれ表電極２に重なっており、図示省略されているが、抵抗体３には抵抗値を調整するためのトリミング溝が形成されている。

保護層４はアンダーコート層とオーバーコート層の２層構造からなり、そのうちアンダーコート層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、オーバーコート層はエポキシ系樹脂ペーストをスクリーン印刷して加熱硬化させたものである。

一対の裏電極５はＡｇ系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、これら裏電極５は絶縁基板１の裏面エッジ部から離反した位置に設けられている。

端面電極６は絶縁基板１の端面にＮｉ−ＣｒやＮｉ−Ｔｉ等をスパッタして形成されたものであり、この端面電極６の上端は表電極２に接続されているが、端面電極６の下端は裏電極５に接続されずに離反している。

下地メッキ層７は表電極２と端面電極６および裏電極５の露出面に対しＮｉやＣｕ等の電解メッキを施して形成されたものであり、絶縁基板１の裏面側についてみると、下地メッキ層７は裏電極５の全体を覆うように島状に形成されているが、裏電極５と絶縁基板１の裏面エッジ部とで挟まれた領域に下地メッキ層７は形成されていない。

半田メッキ層８は下地メッキ層７の表面にＳｎ等の電解メッキを施して形成されたものであり、この半田メッキ層８は裏電極５や端面電極６を覆う下地メッキ層７の表面に密着しているだけでなく、裏電極５と絶縁基板１の裏面エッジ部で挟まれた領域にも形成されている。ただし、当該領域は絶縁基板１のセラミックス面が露出するだけで電極の存在しない部分であるため、半田メッキ層８は絶縁基板の裏面に対して密着した状態で形成されずに非密着部Ｓを介して対向している。なお、下地メッキ層７は半田喰われを防止するためのものであり、半田メッキ層８は半田付け性を良好にするためのものであり、これら下地メッキ層７と半田メッキ層８とによって２層構造の外部電極９が構成されている。

図２に示すように、このように構成されたチップ抵抗器は、裏電極５を下向きにした姿勢で回路基板１０上に載置され、この状態で回路基板１０に設けられたランド１１と外部電極９を半田フィレット１２で接合することによって面実装される。その際、裏電極５が絶縁基板１の裏面エッジ部から離反した位置に形成されており、これら裏電極５とエッジ部との間で半田メッキ層８が絶縁基板１の裏面に非密着部Ｓを介して対向しているため、この非密着部Ｓがクッションとなって半田フィレット（半田接合部）１２への熱応力を緩和することができる。そして、このような非密着部Ｓを絶縁基板１と半田メッキ層８との間に介在させるには、裏電極５を絶縁基板１の裏面エッジ部から離反した位置に形成すると共に、端面電極６を表電極２だけに接続させて裏電極５と接続しないように形成した上
で、これら表電極２と裏電極５および端面電極６の露出部分を覆うように最外層の半田メッキ層８を形成するだけで良いため、半田フィレット１２における熱応力に起因するクラックや破断等を簡単な製造方法によって確実に防止することができる。

また、外部電極９が、裏電極５や端面電極６の露出面を覆うように形成された下地メッキ層７と、この下地メッキ層７を被覆して端面電極６と裏電極５を電気的に接続する半田メッキ層８とからなり、この半田メッキ層８の一部が絶縁基板１の裏面に密着せずに非密着部Ｓを介して対向するようになっているため、下地メッキ層７によって半田喰われを防止しつつ、最外層の半田メッキ層８によって半田付け性を良好にすることができる。その際、ニッケルメッキ等からなる硬質な下地メッキ層７は非密着部Ｓに形成されず、比較的軟質な半田メッキ層８だけが非密着部Ｓを介して絶縁基板１と対向するため、半田フィレット１２への熱応力をより効果的に緩和することができる。

次に、上記の如く構成されたチップ抵抗器の製造方法について、図３と図４を参照しながら説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、絶縁基板１が多数個取りされる大判基板２０を準備する。図示省略されているが、この大判基板２０の表裏両面には予め１次分割溝と２次分割溝が格子状に設けられており、これら両分割溝によって区切られたマス目の１つ１つが１個分のチップ形成領域となる。ここで、１次分割溝は大判基板２０の短辺上を図３の紙面と直交する方向に延びる溝であり、２次分割溝は大判基板２０の長辺に沿って図３の紙面と平行な方向に延びる溝である。

そして、このような大判基板２０の裏面にＡｇペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させることにより、図３（ｂ）に示すように、大判基板２０の裏面に所定間隔を存して対向する複数対の裏電極５を形成する。なお、これら裏電極５は、前述した１次分割溝から所定距離だけ離れた位置に形成される。

次に、大判基板２０の表面に１次分割溝に跨るようにＡｇペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させることにより、図３（ｃ）に示すように、大判基板２０の表面に所定間隔を存して対向する複数対の表電極２を形成する。なお、表電極２と裏電極５の形成順序は上記と逆、つまり表電極２を形成してから裏電極５を形成するようにしても良い。

次に、大判基板２０の表面に酸化ルテニウム等の抵抗体ペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成させることにより、図３（ｄ）に示すように、対をなす表電極２間に跨る複数の抵抗体３を形成する。

次に、トリミング溝形成時の抵抗体３へのダメージを軽減するものとして、ガラスペーストをスクリーン印刷して乾燥・焼成することにより、抵抗体３を覆うアンダーコート層を形成した後、このアンダーコート層の上から抵抗体３にトリミング溝を形成して抵抗値を調整する。しかる後、アンダーコート層の上からエポキシ系等の樹脂ペーストをスクリーン印刷し、これを加熱硬化させてアンダーコート層を覆うオーバーコート層を形成することにより、図３（ｅ）に示すように、抵抗体３を被覆する２層構造の保護層４を形成する。

これまでの工程は大判基板２０に対する一括処理であるが、次に、大判基板２０を１次分割溝に沿って短冊状基板２０Ａにブレイク（１次分割）した後、この短冊状基板２０Ａの分割面にＮｉ−Ｃｒをスパッタすることにより、図４（ａ）に示すように、短冊状基板２０Ａの両端面に端面電極６を形成する。その際、端面電極６は表電極２と接続されるが、この時点で端面電極６と裏電極５は接続されていない。なお、Ｎｉ−Ｃｒの代わりにＮ
ｉ−Ｔｉをスパッタするようにしても良く、その場合、Ｎｉ−Ｔｉは短冊状基板２０Ａの分割面側から裏電極５の形成された裏面に回り込み難くなるため、端面電極６と裏電極５がより確実に接続されなくなって好ましい。

しかる後、短冊状基板２０Ａを２次分割溝に沿ってブレイク（２次分割）することにより、チップ抵抗器と同等の大きさのチップ単体２０Ｂ（個片）を得た後、個片化されたチップ単体２０Ｂに対してＮｉ等の電解メッキを施すことにより、図４（ｂ）に示すように、表電極２と端面電極６を覆う断面Ｌ字状の下地メッキ層７と、裏電極５を島状に覆う下地メッキ層７とを形成する。

最後に、これら下地メッキ層７を覆うようにＳｎ等の電解メッキを施すことにより、図４（ｃ）に示すように、分離した下地メッキ層７の表面に跨って両者間を接続する半田メッキ層８を形成する。この半田メッキ層８は裏電極５や端面電極６を覆う下地メッキ層７の表面に密着しているだけでなく、裏電極５と絶縁基板１の裏面エッジ部で挟まれた領域にも形成されるが、当該領域で半田メッキ層８は絶縁基板１の裏面に密着されずに非密着部Ｓを介して対向している。これにより、下地メッキ層７と半田メッキ層８からなる２層構造の外部電極９が構成され、図１に示すようなチップ抵抗器が完成する。

以上説明したように、本実施形態例に係るチップ抵抗器では、絶縁基板１の裏面に形成した一対の裏電極５が絶縁基板１の裏面エッジ部から離反しており、これら裏電極５とエッジ部間で半田メッキ層８が絶縁基板１の裏面に密着されずに非密着部Ｓを介して対向しているため、この非密着部Ｓがクッションとなって半田接合部への熱応力を緩和することができる。そして、かかる非密着部Ｓを絶縁基板１と半田メッキ層８間に介在させる場合、端面電極６を表電極２だけに接続させて裏電極５と接続しないように形成し、これら表電極２と裏電極５および端面電極６の露出部分を覆うように半田メッキ層８を形成するだけで良いため、半田接合部における熱応力に起因するクラックや破断等を簡単な製造方法によって確実に防止することができる。

また、本実施形態例に係るチップ抵抗器では、外部電極９が、裏電極５や端面電極６の露出面を覆うように形成された下地メッキ層７と、この下地メッキ層７を被覆して端面電極６と裏電極５を電気的に接続する半田メッキ層８とによって構成されており、この半田メッキ層８の一部が絶縁基板１の裏面に密着せずに非密着部Ｓを介して対向しているため、下地メッキ層７によって半田喰われを防止しつつ、最外層の半田メッキ層８によって半田付け性を良好にすることができる。その際、ニッケルメッキ等からなる硬質な下地メッキ層７は非密着部Ｓに形成されず、比較的軟質な半田メッキ層８だけが非密着部Ｓを介して絶縁基板１と対向するため、半田接合部への熱応力をより効果的に緩和することができる。

なお、上記実施形態例では、予め大判基板２０に分割用の１次分割溝と２次分割溝を設
けておき、大判基板２０をこれら両分割溝に沿ってブレイクして個々のチップ単体２０Ｂ
を得るようにしているが、大判基板２０をダイシングブレードで切断することによって個
々のチップ単体２０Ｂを得るようにしても良い。

１ 絶縁基板
２ 表電極
３ 抵抗体
４ 保護層
５ 裏電極
６ 端面電極
７ 下地メッキ層
８ 半田メッキ層
９ 外部電極
１０ 回路基板
１１ ランド
１２ 半田フィレット
２０ 大判基板
２０Ａ 短冊状基板
２０Ｂ チップ単体
Ｓ 非密着部

Claims (1)

1. 直方体形状の絶縁基板と、この絶縁基板の表面に設けられた一対の表電極と、これら一対の表電極間を接続する抵抗体と、この抵抗体を被覆する絶縁性の保護層と、前記絶縁基板の裏面に設けられた一対の裏電極と、前記絶縁基板の端面に設けられた端面電極と、前記表電極と前記裏電極および前記端面電極の露出部分を覆うメッキ材料からなる外部電極とを備えたチップ抵抗器において、
   前記裏電極が前記絶縁基板の裏面エッジ部から離反した位置に設けられていると共に、前記外部電極が、前記端面電極と前記裏電極に密着する下地メッキ層と、この下地メッキ層を被覆して前記端面電極と前記裏電極を電気的に接続する半田メッキ層とによって構成されており、前記裏電極と前記裏面エッジ部との間に前記半田メッキ層が前記絶縁基板に密着していない非密着部が存在することを特徴とするチップ抵抗器。