JPWO2019116814A1

JPWO2019116814A1 - チップ抵抗器

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Publication number: JPWO2019116814A1
Application number: JP2019558981A
Authority: JP
Inventors: 裕介山本; 井関　健; 健井関
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2038-11-15
Also published as: WO2019116814A1; JP7336636B2

Abstract

チップ抵抗器は、絶縁基板と、絶縁基板の上面の両端部に設けられた一対の第１の上面電極と、絶縁基板の上面に設けられ、かつ一対の第１の上面電極の間に形成されて一対の第１の上面電極に接続された抵抗体と、一対の第１の上面電極の上面に形成されて抵抗体を覆いかつ抵抗体に接続された一対の第２の上面電極と、抵抗体と一対の第２の上面電極を覆うように設けられた保護層と、少なくとも一対の第１の上面電極と電気的に接続されるように絶縁基板の一対の端面にそれぞれ設けられた一対の端面電極と、一対の第２の上面電極の上面の一部と一対の端面電極の表面に形成された一対の金属層とを備える。抵抗体にはトリミング溝が形成されている。保護層は、第１の保護膜と、第１の保護膜を覆う第２の保護膜とを含む。第１の保護膜は第２の保護膜より熱伝導率が高い。

Description

本発明は、各種電子機器に使用される厚膜抵抗体で形成された小形のチップ抵抗器に関する。

図５はチップ抵抗器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の上面の両端部に設けられた一対の上面電極２と、絶縁基板１の上面に設けられてかつ一対の上面電極２間に形成された抵抗体３と、一対の上面電極２と、抵抗体３を覆う一対の上面電極４と、抵抗体３を覆う保護膜５ａと、抵抗体３と一対の上面電極４の一部を覆うように設けられた保護膜５ｂと、一対の上面電極２と電気的に接続されるように絶縁基板１の両端面に設けられた一対の端面電極６と、一対の上面電極４の一部と一対の端面電極６の表面に形成されためっき層７とを備えている。抵抗体３には抵抗値調整用のトリミング溝８が設けられている。

チップ抵抗器５００に類似する従来のチップ抵抗器が、例えば、特許文献１に開示されている。

チップ抵抗器５００においては、高電力を入力すると抵抗体３の発熱が大きくなり、高電力を入力できない場合がある。

特開２０１１−２２２７５７号公報

チップ抵抗器は、絶縁基板と、絶縁基板の上面の両端部に設けられた一対の第１の上面電極と、絶縁基板の上面に設けられ、かつ一対の第１の上面電極の間に形成されて一対の第１の上面電極に接続された抵抗体と、一対の第１の上面電極の上面に形成されて抵抗体を覆いかつ抵抗体に接続された一対の第２の上面電極と、抵抗体と一対の第２の上面電極を覆うように設けられた保護層と、少なくとも一対の第１の上面電極と電気的に接続されるように絶縁基板の一対の端面にそれぞれ設けられた一対の端面電極と、一対の第２の上面電極の上面の一部と一対の端面電極の表面に形成された一対の金属層とを備える。抵抗体にはトリミング溝が形成されている。一対の第２の上面電極は、一対の第１の上面電極よりトリミング溝に近い部分を有しかつ上面視でトリミング溝を覆っていない。保護層は、第１の保護膜と、第１の保護膜を覆う第２の保護膜とを含む。第１の保護膜は第２の保護膜より熱伝導率が高い。

このチップ抵抗器は高電力に対応可能である。

図１Ａは実施の形態におけるチップ抵抗器の断面図である。図１Ｂは図１Ａに示すチップ抵抗器の拡大断面図である。図２は実施の形態におけるチップ抵抗器の抵抗体の温度の変化を示す図である。図３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４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５は従来のチップ抵抗器の断面図である。

図１Ａは実施の形態におけるチップ抵抗器１０００の断面図である。チップ抵抗器１０００は絶縁基板１１を備える。絶縁基板１１は、上面１１１と、下面２１１と、互いに反対側の一対の端面３１１ａ、３１１ｂとを有する。端面３１１ａ、３１１ｂは上面１１１と下面２１１とに繋がる。チップ抵抗器１０００は、絶縁基板１１と、この絶縁基板１１の上面１１１の両端部に設けられた一対の上面電極１２ａ、１２ｂと、絶縁基板１１の上面１１１に設けられてかつ一対の上面電極１２ａ、１２ｂの間に形成された抵抗体１３と、抵抗体１３を覆うコート層１４と、一対の上面電極１２ａ、１２ｂの上面１１２ａ、１１２ｂに形成されて抵抗体１３を覆う一対の上面電極１５ａ、１５ｂと、抵抗体１３とコート層１４と一対の上面電極１５ａ、１５ｂとを覆う保護層１６と、少なくとも一対の上面電極１２ａ、１２ｂと電気的に接続されるように絶縁基板１１の両端面に設けられた一対の端面電極１７ａ、１７ｂと、一対の上面電極１５ａ、１５ｂの一部と一対の端面電極１７ａ、１７ｂの表面にそれぞれ形成された金属層１８ａ、１８ｂとを備えている。

保護層１６は、抵抗体１３と一対の上面電極１５ａ、１５ｂを覆う保護膜１６ａと、保護膜１６ａを覆う保護膜１６ｂとで構成されている。保護膜１６ａは保護膜１６ｂより熱伝導率が高くなっている。

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１１１と下面２１１と端面３１１ａ、３１１ｂとは矩形状を有し、絶縁基板１１は上面視で矩形状を有する。

上面電極１２ａ、１２ｂは、絶縁基板１１の上面１１１の端面３１１ａ、３１１ｂにそれぞれ繋がる両端部に設けられており、銀、銀パラジウム、または銅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。なお、絶縁基板１１の下面２１１の端面３１１ａ、３１１ｂにそれぞれ繋がる両端部には下面電極２０ａ、２０ｂが形成されている。チップ抵抗器１０００は下面電極２０ａ、２０ｂを備えていなくてもよい。

抵抗体１３は、絶縁基板１１の上面１１１において上面電極１２ａ、１２ｂの間に、銀パラジウム、酸化ルテニウム、または銅ニッケルからなる厚膜材料を印刷した後、焼成することによって形成されている。抵抗体１３の両端部は上面電極１２ａ、１２ｂの上面１１２ａ、１１２ｂにそれぞれ位置している。なお、抵抗体１３は棒状ではなく、その両端部は絶縁基板１１の内側に位置している。

コート層１４は抵抗体１３の上面１１３に設けられて抵抗体１３を完全に覆う。抵抗体１３を覆うように硼珪酸ガラス等の絶縁材料で構成されたコート層１４が設けられている。コート層１４の上方からレーザを照射して抵抗体１３にトリミング溝１９設けられている。トリミング溝１９の幅や長さを調整することで、抵抗体１３の抵抗値を調整することができる。

上面電極１５ａ、１５ｂは、銀、銀パラジウム、または銅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。上面電極１５ａ、１５ｂは、抵抗体１３に覆われておらず抵抗体１３から露出する上面電極１２ａ、１２ｂのそれぞれの一部とコート層１４の上面１１４の一部に形成されている。上面電極１５ａ、１５ｂは抵抗体１３に当接していない。上面電極１５ａ、１５ｂは、抵抗体１３にそれぞれ上面電極１２ａ、１２ｂを介して接続されている。一対の上面電極１５ａ、１５ｂの互いに対向するすなわち内側に向かう端部は保護層１６に覆われている。

上面電極１５ａ、１５ｂは、上面電極１２ａ、１２ｂに比べてトリミング溝１９に近い部分３１５ａ、３１５ｂをそれぞれ有する。上面電極１５ａ、１５ｂの部分３１５ａ、３１５ｂは上面電極１５ａ、１５ｂの互いに対向する内側の部分である。上面電極１５ａ、１５ｂの部分３１５ａ、３１５ｂはトリミング溝１９の近傍まで延びているが、上面視でトリミング溝１９を覆わない。上面電極１５ａ、１５ｂがトリミング溝１９を覆うとチップ抵抗器１０００の抵抗値が変化したり、トリミング溝１９の状態を確認できなかったりする場合がある。上面電極１５ａ、１５ｂの部分３１５ａ、３１５ｂは抵抗体１３の上面１１３の上方に位置する。

上面電極１５ａ、１５ｂは、保護層１６と金属層１８ａ、１８ｂによってそれぞれ完全に覆われ、保護層１６と金属層１８ａ、１８ｂから露出していない。これにより、上面電極１５ａ、５ｂに伝わった熱が逃げずに、直接金属層１８ａ、１８ｂまで伝わるようにすることができる。

保護層１６は、保護膜１６ａと、保護膜１６ａを覆う保護膜１６ｂとで構成されている。保護膜１６ｂは保護膜１６ａの上面１１６ａに設けられている。

保護膜１６ａは、コート層１４と、少なくとも一対の上面電極１５ａ、１５ｂのコート層１４の上面１１４に位置する部分とに当接して直接覆うように形成されている。保護膜１６ａは、保護膜１６ｂと抵抗体１３との間に位置する。

図１Ｂは図１Ａに示すチップ抵抗器１０００の拡大断面図である。保護膜１６ａは、樹脂９１と、樹脂９１に混合されて分散するアルミナまたはシリカからなるフィラー９２とで構成されている。実施の形態では、樹脂９１はエポキシ樹脂である。

保護膜１６ｂは、保護膜１６ａを覆うように形成されている。保護膜１６ｂは、エポキシ樹脂からなる厚膜材料により設けられている。したがって、保護膜１６ａは、保護膜１６ｂより熱が伝わりやすく、熱伝導率が高くなっている。

一対の端面電極１７ａ、１７ｂは絶縁基板１１の両端面３１１ａ、３１１ｂにそれぞれ設けられ、一対の上面電極１２ａ、１２ｂと一対の上面電極１５ａ、１５ｂとそれぞれ電気的に接続されるように、Ａｇと樹脂からなる材料を印刷することによって形成される。

一対の端面電極１７ａ、１７ｂの表面には、金属よりなる金属層１８ａ、１８ｂがそれぞれ形成されている。金属層１８ａは、端面電極１７ａ上に形成された金属膜１１８ａと、金属膜１１８ａ上に形成されて金属膜１１８ａを覆う金属膜２１８ａからなる。金属層１８ｂは、端面電極１７ｂ上に形成された金属膜１１８ｂと、金属膜１１８ｂ上に形成されて金属膜１１８ｂを覆う金属膜２１８ｂからなる。実施の形態では、金属層１８は金属をめっきして形成されるめっき層である。具体的には実施の形態では金属膜１１８ａ、１１８ｂは端面電極１７ａ、１７ｂにニッケル（Ｎｉ）をめっきして形成されためっき膜であり、金属膜２１８ａ、２１８ｂは金属膜１１８ａ、１１８ｂにすず（Ｓｎ）をめっきして形成され他めっき膜である。ただし、金属層１８ａ、１８ｂ（金属膜１１８ａ、１１８ｂ、２１８ａ、２１８ｂ）の材料や製法はこれらに限らない。金属層１８ａ、１８ｂは、一対の上面電極１５ａ、１５ｂの一部と接続され、かつ保護層１６と接する。

上面電極１２ａ、１２ｂ、１５ａ、１５ｂを通して抵抗体１３に電流が流れると、抵抗体１３のうちトリミング溝１９の近傍が局部的に最も高温であるホットスポットとなる。上記したように実施の形態におけるチップ抵抗器１０００では、トリミング溝１９と一対の上面電極１５ａ、１５ｂとの距離が近く、また一対の上面電極１５ａ、１５ｂが熱伝導率の高い保護膜１６ａに接触して覆われている。したがって、トリミング溝１９近傍のホットスポットで発生した熱を効率よく金属層１８ａ、１８ｂに放出でき、これにより、抵抗体１３のホットスポットの温度を下げることができ、高電力をチップ抵抗器に入力できる。

上面電極１５ａ、１５ｂは上面電極１２ａ、１２ｂより熱伝導率が高い。実施の形態では、上面電極１２ａ、１２ｂは銅よりなり、上面電極１５ａ、１５ｂは銀よりなる。これにより、トリミング溝１９近傍のホットスポットで発生した熱が、熱伝導性が高い一対の上面電極１５ａ、１５ｂと保護膜１６ａへ伝わるので、効果的に金属層１８ａ，１８ｂへより効果的に伝わる。さらに、一対の上面電極１５ａ、１５ｂと保護膜１６ａより熱伝導性が低い保護膜１６ｂによってその熱が上方へ逃げないので、金属層１８ａ、１８ｂへより効果的に熱が伝わる。

さらに、金属層１８ａ、１８ｂから実装用はんだを介して実装用基板へ熱をチップ抵抗器１０００の外部に伝えて逃がすことができるので、抵抗体１３のホットスポットの温度が下がり、抵抗体１３の温度を均一化させることができる。

図５に示すチップ抵抗器５００においては、高電力を入力すると抵抗体３の発熱が大きくなるので抵抗体３の表面の温度が高くなり、高電力を入力することができない場合がある。

実施の形態におけるチップ抵抗器１０００では、抵抗体１３で発生した熱を効率よく放出できるので、抵抗体１３のホットスポットの温度が下がり、抵抗体１３の温度を均一化させることができ、チップ抵抗器１０００に高電力を入力できる。

図２は、保護膜１６ａでのフィラー９２の含有量と抵抗体１３の温度の変化とを示す。図２において、縦軸は抵抗体１３の温度の変化を示し横軸は保護膜１６ａにおけるフィラー９２の含有量を重量パーセントで示す。

図２は、フィラー９２の含有量が６０ｗｔ％（重量％）の場合の抵抗体１３のホットスポットの温度を基準点０℃として示す。図２は、フィラー９２の含有量のいくつかの値と、それら値での抵抗体１３のホットスポットの温度を上記基準点からの変化（℃）として示している。

図２から明らかなように、フィラー９２の含有量が９０ｗｔ％以上になると、急激に温度が下がる。

フィラー９２の含有量を９７ｗｔ％より増やすと、樹脂９１の量が極端に減るので、保護膜１６ａが絶縁基板１１や抵抗体１３もしくはコート層１４への密着しにくくなり、絶縁基板１１や抵抗体１３もしくはコート層１４から剥がれたり、製造の際の作業性が悪化したりして好ましくない。

以上のことから、保護膜１６ａに対するフィラー９２の含有量を９０ｗｔ％〜９７ｗｔ％とすることが好ましい。

図３は実施の形態における他のチップ抵抗器１００１の断面図である。図３において、図１Ａに示すチップ抵抗器１０００と同じ部分には同じ参照番号を付す。チップ抵抗器１００１では、コート層１４は、抵抗体１３の端部１３ａ、１３ｂを露出するように抵抗体１３の上面１１３に設けられて抵抗体１３を覆う。上面電極１５ａ、１５ｂは、抵抗体１３の端部１３ａ、１３ｂにそれぞれ接続されている。一対の上面電極１５ａ、１５ｂの互いに対向するすなわち内側に向かう端部は保護層１６に覆われている。

図１Ａに示すチップ抵抗器１０００では、上面電極１５ａ、１５ｂは上面電極１２ａ、１２ｂを介して抵抗体１３に接続されている。図３に示すチップ抵抗器１００１では、上面電極１５ａ、１５ｂは抵抗体１３の端部１３ａ、１３ｂに当接して直接的に接続されている。

チップ抵抗器１００１は図１Ａに示すチップ抵抗器１０００と同様に高電力が入力されても抵抗体１３の温度を低くかつ均一にすることができる。

図４は実施の形態におけるさらに他のチップ抵抗器１００２の断面図である。図４において、図１Ａに示すチップ抵抗器１０００と同じ部分には同じ参照番号を付す。チップ抵抗器１００２は、図１Ａに示すチップ抵抗器１０００のコート層１４を備えていない。

図４に示すチップ抵抗器１００２では、上面電極１５ａ、１５ｂは抵抗体１３の端部１３ａ、１３ｂのみならず、上面１１３に当接して接続されている。また、保護膜１６ａは、抵抗体１３と、少なくとも一対の上面電極１５ａ、１５ｂの抵抗体１３の上面１１３に位置する部分とに当接して直接覆うように形成されている。保護層１６の保護膜１６ａは抵抗体１３の上面１１３に当接する。

チップ抵抗器１００２は図１Ａに示すチップ抵抗器１０００と同様に高電力が入力されても抵抗体１３の温度を低くかつ均一にすることができる。

実施の形態において、「上面」「下面」等の方向を示す用語は絶縁基板等のチップ抵抗器の構成部品の相対的な位置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。

１１絶縁基板
１２ａ、１２ｂ上面電極（第１の上面電極）
１３抵抗体
１５ａ、１５ｂ上面電極（第２の上面電極）
１６保護層
１６ａ保護膜（第１の保護膜）
１６ｂ保護膜（第２の保護膜）
１８ａ、１８ｂ金属層

Claims

上面と下面と一対の端面とを有する絶縁基板と、
前記絶縁基板の前記上面の両端部に設けられた一対の第１の上面電極と、
前記絶縁基板の前記上面に設けられ、かつ前記一対の第１の上面電極の間に形成されて前記一対の第１の上面電極に接続された抵抗体と、
前記一対の第１の上面電極の上面に形成されて前記抵抗体の上面の一部を覆う一対の第２の上面電極と、
前記抵抗体と前記一対の第２の上面電極を覆うように設けられた保護層と、
少なくとも前記一対の第１の上面電極と電気的に接続されるように前記絶縁基板の前記一対の端面にそれぞれ設けられた一対の端面電極と、
前記一対の第２の上面電極の上面の一部と前記一対の端面電極の表面に形成された一対の金属層と、
を備え、
前記抵抗体にはトリミング溝が形成されており、
前記一対の第２の上面電極は、前記一対の第１の上面電極より前記トリミング溝に近い部分を有しかつ上面視で前記トリミング溝を覆わず、
前記保護層は、第１の保護膜と、前記第１の保護膜を覆う第２の保護膜とを含み、
前記第１の保護膜は前記第２の保護膜より熱伝導率が高い、チップ抵抗器。
前記第１の保護膜は、樹脂と、アルミナまたはシリカで構成されてかつ前記樹脂に混合されたフィラーとで構成され、
前記第１の保護膜に対する前記フィラーの含有量は９０ｗｔ％〜９７ｗｔ％である、請求項１に記載のチップ抵抗器。
前記第１の保護膜は、前記抵抗体の前記上面と前記一対の第２の前記上面電極の上面とに設けられており、
前記第２の保護膜は前記第１の保護膜の上面に設けられて前記第１の保護膜を覆う、請求項１または２に記載のチップ抵抗器。
前記抵抗体は前記一対の第１の上面電極の前記上面まで延びている、請求項１から３のいずれか１項に記載のチップ抵抗器。
前記一対の第２の上面電極の前記部分は前記抵抗体の前記上面の上方に位置する、請求項１から４のいずれか１項に記載のチップ抵抗器。
前記一対の第２の上面電極は前記抵抗体に接続されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のチップ抵抗器。
前記一対の第２の上面電極は前記一対の第１の上面電極より熱伝導率が高い、請求項１から６のいずれか１項に記載のチップ抵抗器。