JPWO2011018842A1 - 低抵抗のチップ形抵抗器とその製造方法 - Google Patents

Abstract

抵抗値のチップ形抵抗器に自己自立性を持たせ、かつ機械的強度を上げて耐久性を有する簡易な構成とし、かつその製造方法を容易かつ迅速にしたものである。絶縁基板の表裏両面に抵抗層を形成するか、抵抗層の表裏両面に絶縁基板を形成したものを用い、前者においては長手方向の抵抗層の中央部に保護膜を形成し、その保護膜の両側の抵抗層上に表裏電極を形成し、後者にあっては基板の両側の抵抗層上に表裏電極を形成し、両者共に幅方向の両端を端面電極を設けたことを特徴とする低抵抗のチップ形抵抗器。

Description

本発明は、チップ形抵抗器、特に低抵抗器のチップ形抵抗器とその製造方法に関する。

最近、多機能の携帯機器等へ突入する過電流を保護するため、電流検知用の低抵抗値のチップ形抵抗器が多用されている。そこで、その抵抗器の大きさ、抵抗値は同一で、より大きい電流値まで検知できるようにするため、定格電力の増大の要求がある。よって、その要求により、その抵抗器の自己発熱が増大する。そして、その抵抗器の保護膜かつ、その抵抗器の実装後のプリント配線板等に損傷を及ぼす不具合が発生する。

そこで特許文献１は、セラミックス基板１上に抵抗体２を直接熱拡散で接合して、部品の機械的強度を補強しているものである。

また、特許文献２には、セラミック基板に抵抗体を銀ロウなどを用いた活性化金属法によって一体に接合するものも開示されている。

さらに、特許文献３では、シリカを含有する無機接着剤により、セラミック基板に抵抗箔を貼る技法を適用した抵抗器も提案されている。

特開２００６−３１３７６３号公報 特開平１１−９７２０３号公報 特開平９−３２０８０２号公報

しかしながら、上記特許文献１では、セラミックス基板に抵抗金属板または箔を接合する場合、高温９６０〜９８０℃、酸素濃度５０ｐｐｍ以下という雰囲気で熱拡散により接合することは、量産設備としても大規模になる問題が想定される。さらに、抵抗値の調節を抵抗器の幅の許容範囲内で切断幅を調節するため、抵抗金属板とセラミックスとを機械的に容易に切断することは困難である。また、上記高温の処理では、抵抗金属板の電気的特性が劣化する場合もある。

また、特許文献２は、セラミックス基板に抵抗金属板または箔を接合する場合、銀ロウなどを用いた活性化金属法を適用している。その場合も特許文献１と同様具体的な温度等の条件の記載はないが８００℃程度の温度にさらされることが想定される。それにより、特許文献１と同様な問題がある。
さらに、特許文献３には、基板の上面から側面にかけて、シリカを主成分とする無機接着剤を介して抵抗箔が設けられている。そして、抵抗値の調節はレーザートリミング等で開口を形成して行なうことが述べられている。しかし、その態様では、抵抗値の調節で抵抗箔に開口を形成するとその部分に電流集中が発生し、抵抗器の寿命特性の低下につながると想定される。

そこで、本発明は、上記問題点を解決せんとしたものであり、その課題とするところは、一層大きい電流も検知でき、高い電気的耐久性と、自己自立性の機械的強度を向上した低抵抗のチップ形抵抗器を提供したことにある。ここで、本チップ形抵抗器に上記自己自立性を持たせるとは、本チップ形抵抗器を搭載機によりマウントするに十分な機械的強度を保有することであり、また高い電気的耐久性ということは、大電流にも十分通用することを意味する。そのために、大きい電流を通電した時でも、その抵抗器の表面温度を低減する基板あるいは抵抗膜と、体積をより小さくしながらも自己自立性を有する抵抗層構造の低抵抗のチップ形抵抗器を得ることができるようにした。

また、本発明の他の課題としては、基板と抵抗層を張合わせたものに、端面電極や必要によっては保護膜を設けた帯状のものを用い、本抵抗器の電気的耐久性を増強するため、抵抗層にトリミング痕による電流の集中部を設けることなく、その代わり、帯状の長さ方向の切断幅を調節し抵抗値に応じて予め設定した幅で切断することにより、容易かつ迅速な方法で高精度な本抵抗器を製造することができるようにした。

本発明の低抵抗のチップ形抵抗器請求項１は、上記課題を解決したものであり、その要旨は、基板の表裏両面に抵抗層を、その表裏両面の中央部に保護膜をそれぞれ形成し、前記抵抗層上の前記保護膜の両側に表電極と裏電極を配置すると共に、前記基板、抵抗膜、および表裏電極の両端に端面電極を形成したものから成り、前記基板がセラミック粉を内部に分散した絶縁樹脂またはゴム製であり、しかも前記抵抗層を金属板か金属箔のいずれかにしたものである。
ここで、上記抵抗層の金属板または金属箔としては、マンガニンや、ニクロム、鉄・クロム・アルミニウムの単体か、これらの合金がある。その中で金属板とは、０．１ｍｍ以上で、金属箔は０．１ｍｍ未満のものをいう。それは、所望の抵抗値により、低抵抗金属板の種類で特定される体積抵抗率とその厚さにより設定する。よって、このように抵抗膜の厚さにより各種の板と箔が考えられる。また、基板のセラミック粉を内部に分散したものの絶縁樹脂またはゴムとしては、アクリル系樹脂の他に、エポキシ系樹脂、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、ニトリル―ブタジエン系ゴム、スチレン―ブタジエン系ゴム、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、セルロース系樹脂、ＡＢＳ樹脂のうちから一以上選択したものがある。さらに、上記抵抗層は、マンガニン、ニクロム、鉄・クロム・アルミニウムの単体か、これらの合金を用いる。なお、保護膜の原料として、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等が考えられ、表電極は抵抗層上に、下から順に、例えば電気めっき法により銅、ニッケル、スズめっき膜で形成したものからなり、端面電極には、下から例えばスパッタ法によるニクロム膜または導電性樹脂ペーストによる膜上に電気めっき法により銅、ニッケル、スズめっき膜からなる。

上記本発明である低抵抗のチップ形抵抗器の製造方法として請求項３は、セラミック粉を内部に分散した帯状の絶縁樹脂またはゴム製基板の表裏両面に金属板か金属箔からなる抵抗層を積層し、該積層した帯状の表裏両面の長手方向中央部に保護膜を形成し、該保護膜の両側の前記抵抗層上に表電極と裏電極を形成すると共に、前記基板、抵抗膜及び表裏電極の両端に端面電極を形成した後、前記帯状の長手方向にクロスして所定幅に切断して得られることがある。
この発明は、請求項１の低抵抗のチップ形抵抗器の製造方法であり、その特徴は帯状基板の表裏両面に抵抗層と保護膜を形成し、そしてこれらの両側に表裏電極と端面電極を形成した帯状のものを、長手方向にクロスして、予め設計された長さ（所定幅）に切断する技法を適用したことを特徴とするものである。

本発明の他の方法としての請求項４は、前記請求項３における前記帯状の絶縁樹脂またはゴム製基板に前記抵抗層を積層する方法が、前記金属板か金属箔のいずれかの抵抗層を加熱して前記基板に張付するものであり、しかも前記積層した帯状の長手方向両端部を、後工程でできた保護膜が位置する中央部より大きく加圧する圧延により積層することを特徴とする。
この発明は、積層した長手方向両端部を中央部より大きく加圧することで、積層体の両端側より内部方向に一体化するようにした。

本発明の別の方法としての請求項５は、前記請求項３における前記帯状の絶縁樹脂またはゴム製基板に前記抵抗層を積層する方法が、前記金属板か金属箔のいずれかの抵抗層を加熱して前記基板に張付するものであり、しかも前記積層した帯状の後工程でできる保護膜が位置する長手方向の中央部を、その両端部より大きく加圧する圧延により積層することにある。
この発明は、積層した長手方向の中央部を両端部より大きく加圧するもので、積層体の中央部より両端側を十分に一体化するものである。

また、本発明の請求項２として、抵抗層の表裏両面の中央部に基板を形成し、前記基板の両側の前記抵抗層上に表電極と裏電極を配置すると共に、前記抵抗層と基板の両側に端面電極を形成したものから成り、前記基板がセラミック粉を内部に分散した絶縁樹脂またはゴム製であり、しかも前記抵抗層を金属板か金属箔のいずれかにしたものがある。
上記の請求項２の発明は、請求項１の基板と抵抗層を逆にし、しかもその基板は保護膜の機能も有するようにして、請求項１よりも構造を単純化したものである。

上記請求項２の本発明である低抵抗のチップ形の製造方法として、金属板か金属箔のいずれかの帯状抵抗層の表裏両面の長手方向中央部に、前記抵抗層を加熱して、セラミック粉を内部に分散した絶縁樹脂またはゴム製基板を張合し、前記基板の両側の前記抵抗層上に表電極と裏電極を形成すると共に、前記抵抗層と基板の両端に端面電極を形成した後、前記帯状の長手方向にクロスして所定幅に切断して得られることを特徴とする。
この請求項６は、前記請求項２の低抵抗のチップ形抵抗器の製造方法である。

本発明の特徴は、一層大きい電流も検知でき、高い電気的耐久性と自己自立性の機械的強度を向上し、さらに、電流通電時に低抵抗のチップ形抵抗器の保護膜もしくは基板上の表面温度を低減した。その効果を奏するために、本発明の基板にセラミック粉を内部に分散した絶縁樹脂またはゴム製のもの絶縁樹脂を適用した。さらに、その絶縁樹脂を適用した低抵抗のチップ形抵抗器の電気的耐久性を低下する要因となる、従来の抵抗層にあるトリミング溝間の電流集中を回避し、迅速かつ容易な方法で製造することができる。

（ａ）と（ｂ）は、本発明の低抵抗のチップ形抵抗器を製造する一部帯状の概略斜視図とその横断面図である。 （ａ）と（ｂ）は、図１とは別の実施例である低抵抗のチップ形抵抗器を製造する一部帯状の概略斜視図と横断面図である。 （ａ）−１〜４及び（ｂ）−１〜４は、図１の低抵抗のチップ形抵抗器の製造手順を示す説明図である。 （ａ）−１〜４及び（ｂ）−１〜４は、図３とは別の製造手順を示す説明図である。 （ａ）−１〜４及び（ｂ）−１〜４は、図３や図４とは異なる低抵抗のチップ形抵抗器の製造手順を示す説明図である。 （ａ）−１〜３及び（ｂ）−１〜４は、図２の低抵抗のチップ形抵抗器の製造手順を示す説明図である。 本発明の絶縁基板と従来品の絶縁基板を用いた抵抗器の、表面温度を比較したグラフである。

１ 絶縁基板
２ 抵抗層
３ 保護膜
４−１ 表電極
４−２ 端面電極
４−３ 裏電極

低抵抗のチップ形抵抗器を、薄厚な小形とした低抵抗のものを前提とし、これに自己自立性をもたせて機械的強度を上げることで、耐久性の向上を図れる。
また、この発明方法では、帯状の基板と抵抗層を張付け、これに保護膜と表裏電極及び端面電極のもの、あるいは抵抗層と基板に表裏電極と端面電極を設けたものを、その帯状の長手方向にクロスして所定幅で切断して製造する。

本発明である低抵抗のチップ形抵抗器の構成について、以下に説明する。
図１（ａ）と（ｂ）は、エポキシ系樹脂の中にセラミック粉の一種であるアルミナ粉が体積比で７対３に分散された絶縁基板の長尺物の斜視図と、その横断面図である。これらの図において、厚さ０．３ｍｍ、幅４．３ｍｍの帯状の数ｍ程度の基板１の表裏両面には、厚さ０．０５ｍｍ、幅６．３ｍｍの帯状の数ｍ程度の長さの抵抗層２としての鉄・クロム・アルミ合金製の金属板を積層している。この抵抗膜の上下両側の中央部長手方向には、エポキシ樹脂の保護膜３をスクリーン印刷法にて１０μｍ程度の厚さを形成し、上下の保護膜３の両側の抵抗層２上には基板１と抵抗層２の端部に設けた端面電極４−２を介して、それぞれ表裏電極４−１、４−３を重合している。
なお、上記各層状の長尺物は、図１（ａ）に示す３．２ｍｍ毎に切断して本発明の低抵抗のチップ形抵抗器を完成する。
尚、図７のグラフのように、本発明の低抵抗のチップ形抵抗器に０．５Ｗ、１Ｗ、１．５Ｗ、２Ｗ、の各電力に相当する電流を通電したときに発生する抵抗器の保護膜表面の温度は、セラミック粉を内部に分散した絶縁樹脂またはゴム製の絶縁樹脂基板の場合（Ａ）と、従来品としてのセラミック粉を内部に分散していない絶縁樹脂またはゴム製の絶縁樹脂基板の場合（Ｂ）とで差異があることを示す。その結果より、前記各電力に相当する電流を通電したときの保護膜の表面温度が、従来のセラミック基板より本発明の基板中に分散したセラミック粉を混入したものの方が、耐熱放出の効果があることが判った。

次に、本発明の低抵抗のチップ形抵抗器の製造方法につて、以下に記載する。
（実施例１−１）

図３（ａ）と（ｂ）の１〜４は、上記実施例１である図１の低抵抗のチップ形抵抗器の製造手順を示す一部斜視図とその横断面図である。
図（ａ）−１，（ｂ）−１は、エポキシ系樹脂の中にアルミナ粉を分散混合した絶縁板１で、図（ａ）−２，（ｂ）−２でその表裏に抵抗層の鉄・クロム・アルミ合金製金属板を張り、１５０℃〜２００℃で加熱してから２ｈPa〜３ｈPaの範囲で加圧して圧延し、（ａ）−３，（ｂ）−３では、さらに上下中央部に上記したエポキシ樹脂をスクリーン印刷して１５０℃〜２５０℃の温度で焼付し、（ａ）−４，（ｂ）−４において両端部をクロム・ニッケル製の溶液の中に順次浸漬してから焼付し、最後に（ａ）−４に示すように長手方向にクロスして所定抵抗値に決められた幅、例えば３．０ｍｍ〜３．３ｍｍ毎に裁断して仕上げる。
（実施例１−２）

図４に示す実施例は、前記（実施例１−１）の変形例である。
この実施例が（実施例１−１）と異なるところは、絶縁基板１に抵抗膜２を加熱して圧延する際に、幅方向の中央部より両端部を強く、すなわち中央部は１．５ｈPaで両側は３ｈPaで加圧して圧延することにある。
（実施例１−３）

図５に示す実施例は、前記（実施例１−１）や（実施例１−２）とは更に別の変形例を示す。
この実施例が（実施例１−１）や（実施例１−２）と異なる箇所は、絶縁基板に抵抗層２を加熱して圧延する際に、上記（実施例１−２）とは逆に幅方向の両端部１．５ｈPaで中央部を３ｈPaで加圧し、圧延したものである。

図２（ａ）と（ｂ）は、上記実施例とは別の抵抗器であり、同図において、抵抗層２として、厚さ０．１ｍｍ、幅６．３ｍｍの帯状の数ｍ程度の大きさの鉄・クロム・アルミ合金製の金属板の上下中央部に、エポキシ樹脂の中にセラミック粉を分散した絶縁基板１を積層している。
なお、上下基板の上下両側には抵抗層２の両端部にある端面電極４−２を介して上下に表と裏の各電極がある。
（実施例２−１）

図６に示した実施例は、上記実施例２の製造方法である。
鉄・クロム・アルミ合金製金属板の抵抗層２の表裏中央部には、エポキシ系樹脂の中にアルミナ粉を体積比７：３で分散混合した絶縁基板１を１５０℃〜２００℃で加熱し、圧延して積層し、その基板の両側の抵抗層の上下に表と裏電極４−１と４−３をスクリーン印刷し、１５０℃〜２５０℃で加熱してから長尺の両端部を、クロム・ニッケル製の溶液中に順次浸漬して焼付し、最後に（ｂ）−４図に示すように３．０ｍｍ〜３．３ｍｍの幅で裁断して仕上げる。

低抵抗のチップ形抵抗器として利用される。

Claims (6)

1. 基板の表裏両面に抵抗層を、その表裏両面の中央部に保護膜をそれぞれ形成し、前記抵抗層上の前記保護膜の両側に表電極と裏電極を配置すると共に、前記基板、抵抗膜、及び表裏電極の両端に端面電極を形成したものから成り、前記基板がセラミック粉を内部に分散した絶縁樹脂またはゴム製であり、しかも前記抵抗層を金属板か金属箔のいずれかにしたものであることを特徴とする低抵抗のチップ形抵抗器。
2. 抵抗層の表裏両面の中央部に基板を形成し、前記基板の両側の前記抵抗層上に表電極と裏電極を配置すると共に、前記抵抗層と表裏電極の両端に端面電極を形成したものから成り、前記基板がセラミック粉を内部に分散した絶縁樹脂またはゴム製であり、しかも前記抵抗層を金属板か金属箔のいずれかにしたものであることを特徴とする低抵抗のチップ形抵抗器。
3. セラミック粉を内部に分散した帯状の絶縁樹脂またはゴム製基板の表裏両面に金属板か金属箔からなる抵抗層を積層し、該積層した帯状の表裏両面の長手方向中央部に保護膜を形成し、該保護膜の両側の前記抵抗層上に表電極と裏電極を形成すると共に、前記基板、抵抗膜、及び表裏電極の両端に端面電極を形成した後、前記帯状の長手方向にクロスして所定幅に切断して得られることを特徴とする低抵抗のチップ形抵抗器の製造方法。
4. 前記請求項３における前記帯状の絶縁樹脂またはゴム製基板に前記抵抗層を積層する方法が、前記金属板か金属箔のいずれかの抵抗層を加熱して前記基板に張付するものであり、しかも前記積層した帯状の長手方向両端部を、後工程でできる保護膜が位置する中央部より大きく加圧する圧延により積層したことを特徴とする低抵抗のチップ形抵抗器の製造方法。
5. 前記請求項３における前記帯状の絶縁樹脂またはゴム製基板に前記抵抗層を積層する方法が、前記金属板か金属箔のいずれかの抵抗層を加熱して前記基板に張付するものであり、しかも前記積層した帯状の後工程でできた保護膜が位置する長手方向の中央部を、その両端部より大きく加圧する圧延により積層したことを特徴とする低抵抗のチップ形抵抗器の製造方法。
6. 金属板か金属箔のいずれかの帯状抵抗層の表裏両面の長手方向中央部に、前記抵抗層を加熱して、セラミック粉を内部に分散した絶縁樹脂またはゴム製基板を張合し、前記基板の両側の前記抵抗層上に表電極と裏電極を形成すると共に、前記抵抗層と基板の両端に端面電極を形成した後、前記帯状の長手方向にクロスして所定幅に切断して得られることを特徴とする低抵抗のチップ形抵抗器の製造方法。

Images