JPWO2015162858A1 - チップ抵抗器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

チップ抵抗器は、絶縁基板と、絶縁基板の上面に形成された抵抗体と、抵抗体の上面の一部を露出するように抵抗体の上面の両端部にそれぞれ形成された一対の上面電極と、抵抗体の一部を覆いかつ一対の上面電極は覆わないように形成された保護層とを備える。一対の上面電極は、露出する上面と、露出する端面とを有する。一対の上面電極の端面は絶縁基板の端面から外方に突出していない。このチップ抵抗器は抵抗温度係数を小さく良化させることができる。

Description

本発明は、各種電子機器に使用されるチップ抵抗器およびその製造方法に関するものである。

図９は従来のチップ抵抗器５００の断面図である。チップ抵抗器５００は、絶縁基板１と、絶縁基板１上の両端部に形成されＣｕで構成された一対の上面電極２と、一対の上面電極２間に形成されたＣｕＮｉからなる抵抗体３と、一対の上面電極２の上面にそれぞれ形成され抵抗体３の一部を覆うＣｕからなる一対の再上面電極４と、保護層５と、絶縁基板１の両側面にそれぞれ形成された一対の側面電極６と、一対の側面電極６をそれぞれ覆う一対のめっき層７とを備える。保護層５は、一対の再上面電極４と抵抗体３との接続部と一対の上面電極２と抵抗体３を覆う。一対のめっき層７は保護層５と接する。

チップ抵抗器５００に類似の従来のチップ抵抗器は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００７−８８１６１号公報

チップ抵抗器は、絶縁基板と、絶縁基板の上面に形成された抵抗体と、抵抗体の上面の一部を露出するように抵抗体の上面の両端部にそれぞれ形成された一対の上面電極と、抵抗体の一部を覆いかつ一対の上面電極は覆わないように形成された保護層とを備える。一対の上面電極は、露出する上面と、露出する端面とを有する。一対の上面電極の端面は絶縁基板の端面から外方に突出していない。

このチップ抵抗器は抵抗温度係数を小さく良化させることができる。

図１は実施の形態におけるチップ抵抗器の斜視図である。 図２Ａは図１に示すチップ抵抗器の線ＩＩＡ−ＩＩＡにおける断面図である。 図２Ｂは実装用基板に実装された実施の形態におけるチップ抵抗器の側面図である。 図３Ａは実施の形態におけるチップ抵抗器の製造方法を示す絶縁ウェハの上面図である。 図３Ｂは図３Ａに示す絶縁ウェハの線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢにおける断面図である。 図３Ｃは実施の形態におけるチップ抵抗器の製造方法を示す絶縁ウェハの上面図である。 図３Ｄは図３Ｃに示す絶縁ウェハの線ＩＩＩＤ−ＩＩＩＤにおける断面図である。 図４Ａは実施の形態におけるチップ抵抗器の製造方法を示す絶縁ウェハの上面図である。 図４Ｂは図４Ａに示す絶縁ウェハの線ＩＶＢ−ＩＶＢにおける断面図である。 図４Ｃは実施の形態におけるチップ抵抗器の製造方法を示す絶縁ウェハの上面図である。 図４Ｄは図４Ｃに示す絶縁ウェハの線ＩＶＤ−ＩＶＤにおける断面図である。 図５Ａは実施の形態におけるチップ抵抗器の製造方法を示す絶縁ウェハの上面図である。 図５Ｂは図５Ａに示す絶縁ウェハの線ＶＢ−ＶＢにおける断面図である。 図５Ｃは実施の形態におけるチップ抵抗器の製造方法を示す絶縁ウェハの上面図である。 図５Ｄは図５Ｃに示す絶縁ウェハの線ＶＤ−ＶＤにおける断面図である。 図５Ｅは実施の形態におけるチップ抵抗器の製造方法を示す斜視図である。 図６は実施の形態における他のチップ抵抗器の断面図である。 図７Ａは実施の形態におけるさらに他のチップ抵抗器の断面図である。 図７Ｂは実施の形態におけるさらに他のチップ抵抗器の断面図である。 図８は実施の形態におけるさらに他のチップ抵抗器の斜視図である。 図９は従来のチップ抵抗器の断面図である。

図１は実施の形態におけるチップ抵抗器１００１の斜視図である。図２Ａは図１に示すチップ抵抗器１００１の線ＩＩＡ−ＩＩＡにおける断面図である。チップ抵抗器１００１は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１の上面１１ａに形成された抵抗体１２と、抵抗体１２の上面１２ａの両端部１２ｄに形成された一対の上面電極１３と、一対の上面電極１３間の一対の上面電極１３から露出した抵抗体１２の一部１２ｃを覆うように形成された保護層１４とを備える。一対の上面電極１３の上面１３ａと、上面１３ａに繋がる端面１３ｂを露出させ、かつ一対の上面電極１３の端面１３ｂは、絶縁基板１１の上面１１ａに繋がる端面１１ｂから外方に突出していない。抵抗体１２の方向Ｄ１の両端面１２ｂは絶縁基板１１の端面１１ｂと上面電極１３の端面１３ｂから露出している。

絶縁基板１１は、Ａｌ_２Ｏ_３を９６％含有するアルミナで構成されている。絶縁基板１１の上面１１ａは上面視で方向Ｄ１に細長く延びる矩形状を有する。方向Ｄ１は上面１１ａに平行であり、上面１１ａは、上面１１ａに平行でかつ方向Ｄ１に直角の方向Ｄ２の幅に比べて、方向Ｄ１の幅が長い矩形状を有する。その矩形状は方向Ｄ１に延びる長辺と、方向Ｄ２に延びる短辺とを有する。保護層１４と一対の上面電極１３は、保護層１４が一対の上面電極１３の間に位置するように方向Ｄ１に配列されている。

また、抵抗体１２は、絶縁基板１１の上面１１ａに設けられ、ＣｕＮｉ等からなる厚膜材料を印刷、焼成することによって形成されている。さらに、抵抗体１２は、絶縁基板１１の長手方向（方向Ｄ１）の両端面１１ｂへ露出するように棒状に形成されているが、必ずしもその必要はない。抵抗体１２にレーザ照射することによりＬ字状、あるいは直線状、Ｕ字状のトリミング溝を形成し、これにより、抵抗体１２の抵抗値を修正することができる。

一対の上面電極１３は、抵抗体１２の上面１２ａの長手方向（方向Ｄ１）に離れた両端部１２ｄに設けられ、Ｃｕ等からなる厚膜材料を印刷、焼成することによって形成されている。したがって、一対の上面電極１３は、絶縁基板１１の短辺に設けられている。そして、一対の上面電極１３の上面１３ａと端面１３ｂはチップ抵抗器１００１の外部に露出している。一対の上面電極１３の端面１３ｂは、絶縁基板１１の端面１１ｂから外方に突出しない、すなわち、絶縁基板１１の端面１１ｂと揃っているか、端面１１ｂより内側に位置している。ここで、端面１１ｂは長手方向（方向Ｄ１）に離れた面である。なお、図１、図２Ａでは、一対の上面電極１３の端面１３ｂと絶縁基板１１の端面１１ｂとが揃っている。図２Ａでは、さらに抵抗体１２の端面１２ｂと一対の上面電極１３の端面１３ｂと絶縁基板１１の端面１１ｂとが揃っている。

保護層１４は、少なくとも一対の上面電極１３が形成されていない箇所において露出している抵抗体１２の一部１２ｃを覆うように、ガラスまたはエポキシ樹脂により形成されている。したがって、保護層１４は、一対の上面電極１３間の露出した抵抗体１２の一部１２ｃを覆い、一対の上面電極１３の上面１３ａには形成されない。すなわち、実施の形態におけるチップ抵抗器１００１では、一対の上面電極１３の上面１３ａは保護層１４から完全に露出している。

また、抵抗体１２は絶縁基板１１の方向Ｄ２に配列された側面１１ｄに露出してもよいが、図１に示すように、抵抗体１２は絶縁基板１１の側面１１ｄには露出せず、一対の上面電極１３、保護層１４を側面１１ｄに露出させるのがより好ましい。

図２Ｂは実装用基板１００２に実装されたチップ抵抗器１００１の側面図である。実装用基板１００２は、絶縁板１００３と、絶縁板１００３の面１００３ａ上に設けられた少なくとも一対の配線１００４とを有する。実装時は一対の上面電極１３の上面１３ａが実装用基板１００２の面１００３ａに対向するように下方に向いてチップ抵抗器１００１が配置されるが、説明を簡単にするために、ここでは絶縁基板１１の一対の上面電極１３が形成された側を上方とする。そして、一対の配線１００３ｂにそれぞれ設けられた一対の実装用はんだ（フィレット）１００５は露出した一対の上面電極１３の上面１３ａと端面１３ｂにそれぞれ接続され、実装用基板１００２にチップ抵抗器１００１が実装される。

次に、実施の形態におけるチップ抵抗器１００１の製造方法について説明する。図３Ａから図３Ｄと図４Ａから図４Ｄと図５Ａから図５Ｄはチップ抵抗器１００１の製造方法を示す。

図３Ａはチップ抵抗器１００１の製造方法を示す絶縁ウェハ２１の上面図である。図３Ｂは図３Ａに示す絶縁ウェハ２１の線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢにおける断面図である。まず、図３Ａと図３Ｂに示すように、シート状の絶縁ウェハ２１の上面２１ａにＣｕＮｉからなる厚膜材料を印刷、焼成して複数の帯状の抵抗体１２を設ける。複数の抵抗体１２は、約３０μｍの厚みを有し、絶縁ウェハ２１の方向Ｄ１の一方の端から他方の端まで細長く延びる。絶縁ウェハ２１は、個片状に分割されることで絶縁基板１１となる。

図３Ｃは絶縁ウェハ２１の上面図である。図３Ｄは図３Ｃに示す絶縁ウェハ２１の線ＩＩＩＤ−ＩＩＩＤにおける断面図である。次に、図３Ｃと図３Ｄに示すように、複数の抵抗体１２のそれぞれの上面１２ａにＣｕからなる厚膜材料を印刷、焼成して複数の上面電極１３を形成する。これにより、チップ抵抗器１００１を製造するための中間部材１００１Ａを得る。実施の形態では、上面電極１３の厚みは約１００μｍである。なお、図面では抵抗体１２の幅より上面電極１３の幅が広くなっているが、必ずしもその必要はない。また、抵抗体１２、上面電極１３の厚みは上記した厚みに限定されない。

上面電極１３は、上面電極１３の材料を印刷、乾燥することを繰り返して所定の厚みを有する導電膜を形成した後、一括焼成して形成する。また、同一材料を所定の厚みになるように一括して形成した後に焼成してもよい。これにより、生産性がよくなる。ここで、絶縁ウェハ２１（絶縁基板１１）に接触する抵抗体１２、上面電極１３の少なくとも絶縁ウェハ２１に接する部分にガラスを含有させることで、抵抗体１２、上面電極１３の絶縁ウェハ２１との密着性を向上させることができる。

図４Ａは絶縁ウェハ２１の上面図である。図４Ｂは図４Ａに示す絶縁ウェハ２１の線ＩＶＢ−ＩＶＢにおける断面図である。次に、図４Ａと図４Ｂに示すように、中間部材１００１Ａで隣り合う一対の上面電極１３に抵抗値測定用のプローブ１５を当接し、抵抗体１２の抵抗値を測定しながら、２０μｍ〜７０μｍの径のレーザを抵抗体１２に照射してトリミング溝１６を形成し、抵抗体１２が所定の抵抗値を有するように抵抗値を修正する。なお、トリミング溝１６の形成は、必ずしもレーザを使用する必要はない。

図４Ｃは絶縁ウェハ２１の上面図である。図４Ｄは図４Ｃに示す絶縁ウェハ２１の線ＩＶＤ−ＩＶＤにおける断面図である。次に、図４Ｃと図４Ｄに示すように、中間部材１００１Ａの絶縁ウェハ２１、抵抗体１２、上面電極１３の全てを覆うようにガラスまたはエポキシ樹脂ペーストを絶縁ウェハ２１、抵抗体１２、上面電極１３の上面１２ａ、１３ａ、２１ａにスクリーン印刷、焼成あるいは硬化することにより保護層１４を形成する。なお、保護層１４の形成は、スプレー塗布、ディップで行ってもよい。

図５Ａは絶縁ウェハ２１の上面図である。図５Ｂは図５Ａに示す絶縁ウェハ２１の線ＶＢ−ＶＢにおける断面図である。次に、図５Ａと図５Ｂに示すように、バックグラインド工法、ポリッシング工法やヤスリを用いて上面電極１３が露出するまで保護層１４を研磨する。このとき、露出した上面電極１３の厚みと、研磨された保護層１４の厚みを略等しくする、すなわち、上面電極１３の上面１３ａと上面電極１３近傍の保護層１４の上面１４ａを面一にする。これにより、一対の上面電極１３の上面１３ａを平滑にすることができ、さらに、一対の上面電極１３の互いに対向する面１３ｄが保護層１４で覆われて保護層１４から露出しないようにすることができる。なお、上面電極１３の表層の一部を同時に研磨してもよい。

図５Ｃは絶縁ウェハ２１の上面図である。図５Ｄは図５Ｃに示す絶縁ウェハ２１の線ＶＤ−ＶＤにおける断面図である。次に、図５Ｃと図５Ｄに示すように、絶縁ウェハ２１を縦方向（方向Ｄ１）に延びる切断箇所１７ａと横方向（方向Ｄ２）に延びる切断箇所１７ｂで切断する。このとき、トリミング溝１６が形成されていない横方向（方向Ｄ２）に隣り合う上面電極１３同士の間で絶縁ウェハ２１を縦方向（方向Ｄ１）に切断するとともに、上面電極１３の側面が露出するように絶縁ウェハ２１を横方向（方向Ｄ２）に切断する。抵抗体１２は横方向（方向Ｄ２）に延びる切断箇所１７ｂに露出する。図５Ｅは絶縁ウェハ２１を切断箇所１７ａ、１７ｂで切断して得られた個片１００１Ｂの斜視図である。この切断はダイシングにより行い、必要に応じて切断後に個片１００１Ｂのバリ取りをする。これにより図１と図２Ａに示すチップ抵抗器１００１を得ることができる。切断はレーザ、プレス等の他の方法で行ってもよい。そしてまた、抵抗体１２と同じ幅が残るように横方向（方向Ｄ２）に絶縁ウェハ２１を切断すると、抵抗体１２の側面とトリミング溝１６が露出するため、好ましくない。

そして、このようにシート状の絶縁ウェハ２１で生産することにより、一対の上面電極１３の端面１３ｂは、絶縁基板１１の端面１１ｂから外方に突出しない。

図面では、分割後の抵抗体１２が縦方向に３列、横方向に３列配列されているが、この数に限定されるものではない。

図９に示す従来のチップ抵抗器５００では、保護層５が、一対の再上面電極４と抵抗体３との接続部８と一対の上面電極２を覆うので、めっき層７を介して接続部８を電流が通る。接続部８では、一対の上面電極２と一対の再上面電極４を構成するＣｕに抵抗体３を構成するＣｕＮｉが拡散しているので、接続部８での抵抗温度係数（ＴＣＲ）が高くなり、これにより、チップ抵抗器５００全体としてのＴＣＲが高くなり悪化する。

実施の形態におけるチップ抵抗器１００１では、一対の上面電極１３の上面１３ａが保護層１４から露出しているため、実装用はんだ１００５が保護層１４と上面電極１３との界面付近まで延び、これにより、電流は保護層１４と上面電極１３との界面近傍を流れる。したがって、電流は最短経路を辿るように一対の上面電極１３と抵抗体１２とが接続された接続部のごく一部を通ってほとんど通らず、この結果、ＴＣＲを低くして良化させることができ、また、一対の上面電極１３の端面１３ｂが露出し、かつ一対の上面電極１３の端面１３ｂが絶縁基板１１の端面１１ｂから突出しないので、シート状で生産する場合に絶縁基板１１の端面１１ｂで分割でき、これにより、チップ抵抗器１００１の生産性が向上する。

図６は実施の形態における他のチップ抵抗器２００１の断面図である。図６において図１と図２Ａ、図２Ｂに示すチップ抵抗器１００１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図６に示すチップ抵抗器２００１は、図１と図２Ａ、図２Ｂに示すチップ抵抗器１００１の露出した一対の上面電極１３の上面１３ａと端面１３ｂにそれぞれ形成された一対のめっき層１８をさらに備える。めっき層１８は、上面電極１３の端面１３ｂから抵抗体１２の端面１２ｂに沿って絶縁基板１１の端面１１ｂに向かって延びるフィレットを含むことができるので、実装用基板１００２との密着性を向上させることができる。めっき層１８は、少なくとも、上面電極１３の上面１３ａと端面１３ｂと抵抗体１２の端面１２ｂに形成されたＮｉめっき層とＮｉめっき層上に形成されたＳｎめっき層とを有する。めっき層１８は抵抗体１２の端面１２ｂにまで延びる。一対の上面電極１３の端面１３ｂも露出しているので、端面１３ｂにもめっき層１８が形成され、実装用基板１００２との密着性がより向上する。

図７Ａは実施の形態におけるさらに他のチップ抵抗器２００２の断面図である。図７Ａにおいて図１と図２Ａ、図２Ｂに示すチップ抵抗器１００１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図７Ａに示すチップ抵抗器２００２は、図１と図２Ａ、図２Ｂに示すチップ抵抗器１００１の露出した一対の上面電極１３の上面１３ａと端面１３ｂから絶縁基板１１の下面１１ｃまでそれぞれ形成された一対のスパッタ層１９をさらに備える。すなわちスパッタ層１９は、上面電極１３の上面１３ａと端面１３ｂと抵抗体１２の端面１２ｂと絶縁基板１１の端面１１ｂと下面１１ｃに設けられている。スパッタ層１９は金属材料をスパッタして形成され、コ字状の断面を有する。この構成により、スパッタ層１９は抵抗体１２の端面１２ｂと絶縁基板１１の端面１１ｂと下面１１ｃまで形成された大きなフィレットを含むことができるので放熱性が向上し、これにより、チップ抵抗器２００２の定格電力を高くすることができる。

図７Ｂは実施の形態におけるさらに他のチップ抵抗器２００３の断面図である。図７Ｂにおいて図７Ａに示すチップ抵抗器２００２と同じ部分には同じ参照番号を付す。図７Ｂに示すチップ抵抗器２００３は、図７Ａに示すチップ抵抗器２００２の一対のスパッタ層１９の全面または一部の面にそれぞれ形成された一対のめっき層１８をさらに備える。この構成により、スパッタ層１９は抵抗体１２の端面１２ｂと絶縁基板１１の端面１１ｂと下面１１ｃまで形成された大きなフィレットを含むことができるので放熱性が向上し、これにより、チップ抵抗器２００２の定格電力を高くすることができる。

図８は実施の形態におけるさらに他のチップ抵抗器２００４の断面図である。図８において、図１と図２Ａ、図２Ｂに示すチップ抵抗器１００１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図１と図２Ａ、図２Ｂに示すチップ抵抗器１００１では、絶縁基板１１の上面１１ａの方向Ｄ１の幅は方向Ｄ２の幅より大きく、一対の上面電極１３が絶縁基板１１の短辺に形成されている。図８に示すチップ抵抗器２００４では、絶縁基板１１の上面１１ａの方向Ｄ２の幅は方向Ｄ１の幅より大きく、一対の上面電極１３は絶縁基板１１の矩形状の上面１１ａの長辺に形成されている。チップ抵抗器２００４では、上面電極１３は抵抗体の上面１２ａから方向Ｄ１、Ｄ２には突出しておらず、上面電極１３の方向Ｄ２の両側には絶縁基板１１の上面１１ａに沿って保護層１４が延びている。

また、チップ抵抗器１００１．２００１〜２００４において、一対の上面電極１３上に一対の再上面電極を形成し、一対の上面電極１３間、および一対の再上面電極間に抵抗体１２を形成してもよい。このチップ抵抗器では、一対の再上面電極を抵抗体１２の一部が覆うようにし、一対の再上面電極の厚みを一対の上面電極１３の厚みより厚くし、一対の再上面電極の比抵抗を一対の上面電極１３の比抵抗より小さくし、一対の再上面電極をめっき層１８と接続させる。

実施の形態において、「上面」等の方向を示す用語は絶縁基板１１や抵抗体１２等のチップ抵抗器の構成部材の相対的な位置関係でのみ決まる相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。

本発明に係るチップ抵抗器はＴＣＲを良化させることができ、特に、各種電子機器に使用される低い抵抗値のチップ抵抗器等において有用である。

１１ 絶縁基板
１２ 抵抗体
１３ 上面電極
１４ 保護層
１８ めっき層
１００１，２００１，２００２，２００３，２００４ チップ抵抗器
１００１Ａ 中間部材

Claims (4)

1. 上面と端面とを有する絶縁基板と、
   前記絶縁基板の前記上面に形成された抵抗体と、
   前記抵抗体の前記上面の一部を露出するように前記抵抗体の前記上面の両端部にそれぞれ形成された一対の上面電極と、
   前記抵抗体の前記一部を覆いかつ前記一対の上面電極は覆わないように形成された保護層と、
   を備え、
   前記一対の上面電極は、露出する上面と、露出する端面とを有し、
   前記一対の上面電極の前記端面は前記絶縁基板の前記端面から外方に突出していない、チップ抵抗器。
2. 前記一対の上面電極の前記上面と前記端面にそれぞれ形成された一対のめっき層をさらに備えた、請求項１に記載のチップ抵抗器。
3. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板の上面に形成された抵抗体と、
   前記抵抗体の上面の一部を露出するように前記抵抗体の前記上面の両端部にそれぞれ形成された一対の上面電極と、
   を備えた中間部材を準備するステップと、
   前記中間部材の前記一対の上面電極および前記抵抗体の前記上面の前記一部を覆うように保護層を形成するステップと、
   前記一対の上面電極の上面が露出するように前記保護層を研磨するステップと、
   を含む、チップ抵抗器の製造方法。
4. 前記絶縁基板は端面をさらに有し、
   前記一対の上面電極は前記保護層から露出する上面と、前記保護層から露出する端面とを有し、
   前記一対の上面電極の前記端面は前記絶縁基板の前記端面から外方に突出していない、請求項３に記載のチップ抵抗器の製造方法。

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