JP7380980B2 - チップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト及びチップ抵抗器 - Google Patents
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Description
本発明は、チップ抵抗器（ｃｈｉｐ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）の抵抗層形成用ペースト及びチップ抵抗器に関する。
近年、電子機器の機能が多様になることによりチップ形状の抵抗器が多く使用されている。例として、チップ抵抗器は、バッテリの過充電防止及びバッテリ残量検出のために用いられることができる。
精密な電流検出のために、チップ抵抗器の抵抗層には、低い抵抗や低い抵抗温度係数（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ、ＴＣＲ）が要求される。
通常、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストは、焼結中の酸化雰囲気に非常に敏感な合金を含んでおり、基板との接着力が問題となっている。
本発明の一実施例によれば、薄型化されても基板との接着力が確保された抵抗層を有するチップ抵抗器が提供される。
本出願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明白に表現しない限り、複数の表現を含む。
本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたもの等の存在または付加可能性を予め排除するものではないことを理解しなくてはならない。
また、明細書の全般にわたって、「上に」とは、対象部分の上または下に位置することを意味し、必ずしも重力方向を基準にして上側に位置することを意味するものではない。
また、「結合」とは、各構成要素の間の接触関係において、各構成要素が物理的に直接接触する場合のみを意味するものではなく、他の構成が各構成要素の間に介在され、該他の構成に構成要素がそれぞれ接触している場合まで包括する概念として使用する。
図面に示した各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜上任意に示したものであって、本発明が必ずしもそれらに限定されるものではない。
以下、本発明に係るチップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト及びチップ抵抗器の実施例を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素には同一の図面符号を付し、これに対する重複説明を省略する。
＜チップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト＞
本発明の一実施例に係るチップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストは、銅系合金粉末及びニッケル（Ｎｉ）粉末を含み、ガラス（ｇｌａｓｓ）を含まない。
本明細書において銅系合金とは、その組成に銅が含まれた合金を意味する。
銅系合金は、銅－マンガン－錫（Ｃｕ－Ｍｎ－Ｓｎ）を含むことができる。すなわち、銅系合金は、ゼラニン（Ｚｅｒａｎｉｎ）であってもよい。または、銅系合金は、銅－マンガン－ニッケル（Ｃｕ－Ｍｎ－Ｎｉ）を含むことができる。すなわち、銅系合金は、マンガニン（Ｍａｎｇａｎｉｎ）であってもよい。
通常のチップ抵抗器の場合、基板と抵抗層との接着力を確保するために、ガラスを含む１次抵抗層形成用ペーストと、ガラスを含まない２次抵抗層形成用ペーストとを併せて使用する。
すなわち、抵抗層形成用ペーストの電気伝導性成分である銅系合金の場合は、焼結中の酸化雰囲気に非常に敏感であるため、最大限強い還元雰囲気で作業する必要があるが、無機接着剤であるガラスの場合は還元雰囲気で焼結する場合、流動性が劣るので、１次抵抗層形成用ペーストと２次抵抗層形成用ペーストとを併行して使用することが一般的である。これにより、通常のチップ抵抗器の抵抗層は、１次抵抗層形成用ペーストで形成された第１抵抗層、及び２次抵抗層形成用ペーストで形成された第２抵抗層を含むことになる。
しかし、このようによると、抵抗層全体の厚さが厚くなり、チップ抵抗器の形成工程が複雑になる。
本実施例のチップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストを用いる場合は、ペーストにガラスが含まれなくても、基板と抵抗層との接着力を確保することができる。これにより、抵抗層全体の厚さが薄型化され、チップ抵抗器の形成工程が簡単になることができる。
本実施例に添加されたニッケル（Ｎｉ）粉末の量は、銅系合金対比０ｗｔ％超過１０ｗｔ％以下である。ここで、ニッケル（Ｎｉ）粉末の直径は、３００ｎｍ以下である。
図１の（ａ）～（ｄ）は、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストに含まれたニッケルの重量比（ｗｔ％）に応ずる抵抗層と基板との界面を示す図である。
図１の（ａ）は、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストにニッケルが含まれていない場合を示す。
図１の（ｂ）は、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストにニッケルが、銅系合金対比３ｗｔ％含まれている場合を示す。
図１の（ｃ）は、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストにニッケルが銅系合金対比５ｗｔ％含まれている場合を示す。
図１の（ｄ）は、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストにニッケルが銅系合金対比７ｗｔ％含まれている場合を示す。
一方、図１の（ｂ）～（ｄ）の場合、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストに含まれているニッケル粉末の直径は、１８０ｎｍである。
図１の（ａ）～（ｄ）を参照すると、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストに含まれているニッケルの銅系合金対比重量比が増加するほど、抵抗層と基板との界面で接着力が強化されることが分かる。すなわち、図１の（ａ）の場合、抵抗層と基板との界面にボイド（ｖｏｉｄ）が存在して接着力が低いが、図１の（ｂ）から（ｄ）に行くほど抵抗層と基板との界面でのボイドが減少し、接着力が強化することが分かる。
チップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストに含まれているニッケルの銅系合金対比重量比が１０ｗｔ％を超過する場合、シート抵抗自体は低くなるが、抵抗温度係数（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ、ＴＣＲ ）が高くなるという問題点が発生する。
ニッケル粉末の直径が３００ｎｍ以上である場合、抵抗層形成用ペーストの焼結性が低減し、抵抗層と基板との界面でのボイドが発生する可能性が高くなる。
＜チップ抵抗器＞
図２は、本発明の一実施例に係るチップ抵抗器を概略的に示す図である。
図３は、図２のＡ－Ａ'線に沿った断面を示す図である。
図４及び図５のそれぞれは、本発明の一実施例に係るチップ抵抗器に適用される抵抗層、第１電極及び第２電極を概略的に示す平面図である。
図２から図５を参照すると、本発明の一実施例に係るチップ抵抗器は、基板１１０、第１電極１２１、第２電極１２２、抵抗層１３０、及び保護層１４０を含む。
基板１１０は、電極及び抵抗層を実装するための空間を提供することができる。例えば、基板１１０は、セラミック材料からなる電気絶縁性基板であってもよい。セラミック材料は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であってもよいが、絶縁性、放熱性、抵抗層との密着性に優れた材料であれば、特に制限はない。
第１電極１２１は、基板１１０の一面に配置される。第２電極１２２は、基板１１０の一面に、第１電極１２１と分離されるように配置される。すなわち、第１電極１２１と第２電極１２２とは、互いに離隔して基板の一面にそれぞれ配置される。
第１電極１２１及び第２電極１２２は、銅、銅合金を用いて、低い抵抗値に具現することができる。
抵抗層１３０は、基板１１０の一面に配置され、第１電極１２１と第２電極１２２とを互いに接続する。すなわち、第１電極１２１と第２電極１２２とは、抵抗層１３０により互いに電気的に接続される。
抵抗層１３０は、銅系合金と、銅系合金対比０ｗｔ％超過１０ｗｔ％以下のニッケルとを含み、ガラスを含まない。
銅系合金は、銅－マンガン－錫（Ｃｕ－Ｍｎ－Ｓｎ）を含むことができる。すなわち、銅系合金は、ゼラニン（Ｚｅｒａｎｉｎ）であってもよい。または、銅系合金は、銅－マンガン－ニッケル（Ｃｕ－Ｍｎ－Ｎｉ）を含むことができる。すなわち、銅系合金は、マンガニン（Ｍａｎｇａｎｉｎ）であってもよい。
通常のチップ抵抗器の場合、基板と抵抗層との接着力を確保するためにガラスを含む１次抵抗層とガラスを含まない２次抵抗層とで形成される。
すなわち、抵抗層形成用ペーストの電気伝導性成分である銅系合金の場合は、焼結中の酸化雰囲気に非常に敏感であるため、最大限に強い還元雰囲気で作業する必要があるが、無機接着剤であるガラスの場合は、還元雰囲気で焼結すると流動性が劣るので、１次抵抗層形成用ペーストと２次抵抗層形成用ペーストとを併行して使用することが一般的である。これにより、通常のチップ抵抗器の抵抗層は、１次抵抗層形成用ペーストで形成された第１抵抗層、及び２次抵抗層形成用ペーストで形成された第２抵抗層を含むことになる。
しかし、このようにすると、抵抗層全体の厚さが厚くなり、チップ抵抗器の形成工程が複雑になる。
本実施例で適用する抵抗層１３０は、通常のチップ抵抗器の抵抗層とは異なって、ガラスを含まずに基板との接着力を確保することができる。
抵抗層に含まれるニッケルの銅系合金対比重量比が、１０ｗｔ％を超過する場合、シート抵抗自体は低くなるが、抵抗温度係数が高くなるという問題点が発生する。
図４及び図５を参照すると、抵抗層１３０の抵抗値は、抵抗層１３０に溝Ｒを形成することにより微細に調整することができる。すなわち、抵抗層１３０の抵抗値は、トリミング（ｔｒｉｍｍｉｎｇ）作業により微細に調整することができる。
トリミング作業は、抵抗層１３０に対して溝Ｒを形成しながら、抵抗層１３０の抵抗値を同時に測定し、抵抗値が目標抵抗値に近くなると溝Ｒの形成を中断することにより、抵抗層１３０の抵抗値を調整する作業を意味する。
溝Ｒは、レーザで形成することができる。レーザは、抵抗層１３０の端から抵抗層１３０の内側に溝Ｒを形成することができる。溝Ｒの長さが長くなるほど、抵抗層１３０の抵抗値は大きくなることができる。
抵抗層１３０の抵抗値が目標抵抗値に近くなると、レーザは移動方向を変更することができる。例として、溝は、図５に示すように、Ｌ字状に形成することができる。
レーザの移動方向が変更された後の溝Ｒの長さが長くなることに応ずる抵抗層１３０の抵抗値の上昇率は、レーザの移動方向が変更される前の溝Ｒの長さが長くなることに応ずる抵抗層１３０の抵抗値の上昇率より低くなり得る。このため、レーザの移動方向が変更された後に、抵抗層１３０の抵抗値はより精密に調整されることができる。
保護層１４０は、抵抗層１３０を保護するために、抵抗層１３０の一面に配置される。
保護層１４０は、エポキシ、フェノール樹脂、ガラス材質等を含むことができる。保護層１４０は、本実施例に係るチップ抵抗器１０００を外部から保護することができる。
保護層１４０は、図３に示すように、抵抗層１３０の一面に形成され、第１電極１２１及び第２電極１２２のそれぞれの少なくとも一部の上に延長された形態に形成可能であるが、これに制限されることはない。保護層１４０が抵抗層１３０の一面に形成され、第１電極１２１及び第２電極１２２のそれぞれの少なくとも一部の上に延長される形態に形成される場合、基板１１０と抵抗層１３０との結合力を補うことができる。
本実施例に係るチップ抵抗器１０００は、第３電極１２３、第４電極１２４、第１金属カバー１６１、及び第２金属カバー１６２をさらに含むことができる。
第３電極１２３及び第４電極１２４は、それぞれ第１及び第２電極１２１、１２２の配置を補助することができる。例えば、基板１１０の両側面にＵ状の第１及び第２金属カバー１６１、１６２を嵌合することができる。第１及び第２金属カバー１６１、１６２は、第１及び第２電極１２１、１２２を押して固定させることができる。このとき、第３及び第４電極１２３、１２４は、基板１１０の他面に予め形成されて、第１及び第２金属カバー１６１、１６２により押されることになる。これにより、第１及び第２電極１２１、１２２は、安定的に固定されることができる。
また、第３及び第４電極１２３、１２４により、電極１２１、１２２、１２３、１２４の総面積が広くなることにより、第１及び第２電極１２１、１２２の抵抗値はさらに低くなることができる。これにより、本発明の一実施例に係るチップ抵抗器の総抵抗値は、さらに低くなることができる。
図６は、本発明の他の実施例に係るチップ抵抗器を概略的に示す図である。
図７は、図６の Ｂ－Ｂ'線に沿った断面を示す図である。
一方、図７には、説明の便宜上、図６の第１及び第２金属カバー１６１、１６２を図示しない。
図６及び図７を参照すると、本実施例に係るチップ抵抗器は、本発明の一実施例に係るチップ抵抗器と比べると、上面電極１５１、１５２及び保護層１４１、１４２が異なる。よって、以下では、上面電極１５１、１５２及び保護層１４１、１４２を中心に説明する。
第１上面電極１５１及び第２上面電極１５２は、それぞれ第１電極１２１及び第２電極１２２に形成される。すなわち、第１上面電極１５１は第１電極１２１に形成され、第２上面電極１５２は第２電極１２２に形成される。
第１及び第２上面電極１５１、１５２は、第１及び第２電極１２１、１２２と外部との間の電流伝達のための配線機能を果たすことができる。
第１上面電極１５１及び第２上面電極１５２は、それぞれ第１電極１２１または第２電極１２２と抵抗層１３０との間に介在される介在部ｃと、介在部ｃから抵抗層１３０の一面の少なくとも一部に延長される延長部ｄとを含むことができる。すなわち、第１上面電極１５１は、第１電極１２１と抵抗層１３０との間に介在される第１介在部ｃと、第１介在部ｃから抵抗層１３０の一面の少なくとも一部に延長される第１延長部ｄとを含む。第２上面電極１５２は、第２電極１２２と抵抗層１３０との間に介在される第２介在部ｃと、第２介在部ｃから抵抗層１３０の一面の少なくとも一部に延長される第２延長部ｄとを含む。
この場合、第１及び第２上面電極１５１、１５２のそれぞれが、電極１２１、１２２と抵抗層１３０との間に形成され、抵抗層１３０の一面の少なくとも一部上に延長されるので、抵抗層１３０と基板１１０との結合力をさらに向上させることができる。また、第１及び第２上面電極１５１、１５２は、金属の特性である高い熱伝導度を用いて、抵抗層１３０で発生した熱を効率的に発散させることができる。
保護層１４０は、抵抗層１３０の一面及び延長部ｄに形成される第１保護層１４１と、第１保護層１４１に形成される第２保護層１４２とを含むことができる。
第１保護層１４１及び第２保護層１４２のそれぞれは、エポキシ、フェノール樹脂、ガラス材質等を含むことができる。保護層１４０は、本実施例に係るチップ抵抗器２０００を外部から保護することができる。
保護層を複数形成し、上面電極が保護層に陥入される構造に形成されるので、本実施例に係るチップ抵抗器２０００は、各構成間の結合力を向上させることができる。
以上、本発明の一実施例について説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば特許請求の範囲に記載した本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更または削除等により本発明を多様に修正及び変更することができ、これも本発明の権利範囲内に含まれるものといえよう。
１１０ 基板
１２１ 第１電極
１２２ 第２電極
１２３ 第３電極
１２４ 第４電極
１３０ 抵抗層
１４０ 保護層
１４１ 第１保護層
１４２ 第２保護層
１５１ 第１上面電極
１５２ 第２上面電極
１６１ 第１金属カバー
１６２ 第２金属カバー
ｃ 介在部
ｄ 延長部
Ｒ 溝
１０００、２０００ チップ抵抗器
１２１ 第１電極
１２２ 第２電極
１２３ 第３電極
１２４ 第４電極
１３０ 抵抗層
１４０ 保護層
１４１ 第１保護層
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１５１ 第１上面電極
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１６１ 第１金属カバー
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ｃ 介在部
ｄ 延長部
Ｒ 溝
１０００、２０００ チップ抵抗器
Claims (3)
- 銅系合金粉末を含むチップ抵抗器の抵抗層形成用ペーストにおいて、
前記銅系合金粉末対比０ｗｔ％超過１０ｗｔ％以下のニッケル粉末をさらに含み、
ガラスを含まない、チップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト。 - 前記銅系合金は、銅－マンガン－錫（Ｃｕ－Ｍｎ－Ｓｎ）を含む請求項１に記載のチップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト。
- 前記ニッケル粉末の直径は、３００ｎｍ以下である請求項１または２に記載のチップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023130572A JP2023159217A (ja) | 2017-11-28 | 2023-08-10 | チップ抵抗器の抵抗層形成用ペースト及びチップ抵抗器 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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