WO2019159775A1 - チップ抵抗器 - Google Patents

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猛 河野
一宏 神田
高梨 慶太
山田 孝一
孝志 大林
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material

Definitions

  • This disclosure relates to a chip resistor used in various electronic devices.
  • a chip resistor mounted on a component-embedded printed circuit board is known (for example, see Patent Document 1).
  • the chip resistor described in Patent Document 1 includes an insulating substrate, a resistor, a pair of electrode portions, a cover coat, and a protective film.
  • the electrode portion is provided at each end of the insulating substrate in the inter-electrode direction, and has an upper surface electrode (electrode), an auxiliary electrode, a lower surface electrode, a side electrode (end surface electrode), and a plating (plating layer). ing.
  • the upper surface electrode is formed of a silver-based thick film (silver-based metal glaze thick film).
  • the upper surface electrode is made of silver, when water enters between the plating and the protective film in a state where a voltage is applied, it is a phenomenon of silver migration due to electrolysis. There was a problem that could cause migration.
  • An object of the present disclosure is to solve the above-described conventional problems and to provide a chip resistor that can suppress the occurrence of migration.
  • a chip resistor includes an insulating substrate, a pair of electrodes, a resistor, a protective film, a pair of end surface electrodes, and a plating layer.
  • the pair of electrodes contains silver provided on one surface of the insulating substrate.
  • the resistor is electrically connected to the pair of electrodes and formed on one surface of the insulating substrate.
  • the protective film is formed so as to cover the first portion which is a part of the pair of electrodes and the resistor.
  • the pair of end surface electrodes cover at least a part of a second portion that is a portion exposed from the protective film in the pair of electrodes, and are electrically connected to the pair of electrodes. It is provided on both end faces.
  • the plating layer is formed on the surface of the pair of end face electrodes.
  • the protective film contains an inorganic ion scavenger.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a chip resistor according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the content of the inorganic ion scavenger in the protective film of the chip resistor and the resistance value change rate of the resistor.
  • the thickness direction of the insulating substrate 1 is defined as the vertical direction, and the direction in which the pair of electrodes 2 are arranged is defined as the horizontal direction. However, these directions are not intended to limit the usage direction of the chip resistor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a chip resistor according to an embodiment of the present disclosure.
  • a chip resistor 10 includes an insulating substrate 1, a pair of electrodes 2, a resistor 3, a protective film 4, a pair of end surface electrodes 5, and plating. Layer 6.
  • the pair of electrodes 2 are provided at both ends in the left-right direction on the upper surface of the insulating substrate 1.
  • the resistor 3 is provided on the upper surface of the insulating substrate 1, and the protective film 4 formed between the pair of electrodes 2 covers the first portion 21 that is a part of the resistor 3 and the pair of electrodes 2. Is provided.
  • the pair of end surface electrodes 5 are provided on both end surfaces of the insulating substrate 1 so as to be electrically connected to the pair of electrodes 2.
  • the plating layer 6 is formed on the surface of the pair of end face electrodes 5.
  • the insulating substrate 1 is made of alumina and has a rectangular shape.
  • the pair of electrodes 2 is provided at both ends in the left-right direction on the upper surface of the insulating substrate 1 and is formed by printing and baking a thick film material containing silver such as silver or silver palladium.
  • the pair of electrodes 2 includes a first part 21 and a second part 22.
  • the first part 21 is a part covered with the protective film 4.
  • the second part 22 is a part exposed from the protective film 4, in other words, a part not covered with the protective film 4.
  • FIG. 1 you may form a pair of back surface electrode 2a in the both ends of the left-right direction in the back surface (lower surface) of the insulated substrate 1.
  • the resistor 3 is baked after printing a conductive paste made of copper nickel, silver palladium, ruthenium oxide or the like on the upper surface of the insulating substrate 1 between the pair of electrodes 2 on the upper surface of the insulating substrate 1. It is formed by.
  • a protective glass layer such as precoat glass may be provided so as to cover the resistor 3.
  • a trimming groove for adjusting a resistance value (hereinafter not shown) may be provided in the resistor 3.
  • the protective film 4 is formed so as to cover the entire first part 21 and the resistor 3 that are part of the pair of electrodes 2 in the left-right direction, and includes an epoxy resin, an inorganic filler, a pigment, and an inorganic ion scavenger. It consists of As the inorganic ion scavenger, zirconium phosphate can be used. Zirconium phosphate functions as a cation exchanger.
  • the inorganic ion scavenger is contained in an amount of 0.5 wt% to 10 wt% with respect to the protective film 4. If it is less than 0.5 wt%, the ion trapping function is not exhibited, and if it is more than 10 wt%, functions such as curability as the protective film 4 may be impaired. More preferably, the content of the inorganic ion scavenger in the protective film 4 is 0.5 wt% or more and 3.0 wt% or less.
  • the particle size of the inorganic ion scavenger is 0.1 ⁇ m to 6.0 ⁇ m in terms of median diameter. By making the particle size finer, the surface area can be increased and the capture function can be enhanced. If the particle size is too fine, handling in the process becomes difficult.
  • the pH of the paste of the protective film 4 containing the inorganic ion scavenger is preferably 4 or more.
  • the pair of end face electrodes 5 are provided at both ends in the left-right direction of the insulating substrate 1 and cover at least a part of the second portion 22 that is a portion exposed from the protective film 4 in the pair of electrodes 2. .
  • the pair of end face electrodes 5 are formed by printing a material made of Ag and resin so as to be electrically connected to the pair of electrodes 2. Note that each of the second portions 22 of the pair of electrodes 2 may be entirely covered with the corresponding end surface electrode 5 of the pair of end surface electrodes 5.
  • a plating layer 6 is formed on the surface of the pair of end face electrodes 5.
  • the plating layer 6 has a first plating layer 61 made of a nickel plating layer and a second plating layer 62 made of a tin plating layer.
  • the first plating layer 61 covers the end face electrode 5, and the second plating layer 62 covers the first plating layer 61.
  • the protective film 4 contains an inorganic ion scavenger, even if silver contained in the pair of electrodes 2 is ionized by a potential difference and moisture, silver ions are generated. Silver ions can be captured by the inorganic ion scavenger in the protective film 4. Thereby, since migration of silver ions can be prevented, the occurrence of migration can be suppressed. As a result, it is possible to improve the long-term reliability such as prevention of short circuit, moisture resistance, and moisture load resistance.
  • the protective film 4 does not contain an inorganic ion scavenger, the potential difference between the pair of electrodes 2 generated when a current is passed and the moisture that has entered between the plating layer 6 and the protective film 4 cause a pair.
  • Silver contained in the electrode 2 is ionized to generate silver ions (positive ions, Ag + ), move to the negative electrode side, and cause ion migration.
  • the protective film 4 contains an inorganic ion scavenger as a cation exchanger, whereby the silver ions are captured inside the protective film 4 and moved to the negative electrode side.
  • cations (Pb 2+ , Sn 2+ ) generated in the protective glass layer and the plating layer 6 are also captured by the inorganic ion scavenger, and migration due to the cations can be prevented.
  • a hydrotalcite compound may be further contained as an anion exchanger.
  • the inorganic ion scavenger is not added to the pair of electrodes 2 itself. This is because a low resistance value is required for the electrode.
  • the inorganic ion scavenger in the present disclosure is not used as an electronic component sealant that simply covers the periphery of an electronic component, but is used to prevent migration that becomes a problem as an electronic component, particularly a resistor. Used in addition to.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the content of the inorganic ion scavenger in the protective film 4 and the resistance value change rate of the resistor 3.
  • the resistance value of the resistor 3 is 100 k ⁇ , and after the paste-like protective film 4 is cured, it is left for 3000 hours in an environment of overload, high temperature, and high humidity.
  • the resistance value of the resistor 3 is measured.
  • the measurement sample having the largest change in resistance value among the 20 measurement samples is shown.
  • the greater the rate of change of the resistance value of the resistor 3 the more silver ions migrate.
  • the content of the inorganic ion scavenger in the protective film 4 is preferably 0.5 wt% or more and 3.0 wt% or less. Note that when the content of the inorganic ion scavenger in the protective film 4 is less than 0.5 wt%, the ion trapping function is not exhibited and the resistance value of the resistor 3 changes greatly. On the other hand, when the content of the inorganic ion scavenger in the protective film 4 is larger than 3.0 wt%, the curing of the protective film 4 is inhibited and the function as the protective film 4 is impaired.
  • the chip resistor (10) includes the insulating substrate (1), the pair of electrodes (2), the resistor (3), the protective film (4), and the pair.
  • the end surface electrode (5) and the plating layer (6) are provided.
  • the pair of electrodes (2) contains silver provided on one surface of the insulating substrate (1).
  • the resistor (3) is electrically connected to the pair of electrodes (2) and is formed on one surface of the insulating substrate (1).
  • the protective film (4) is formed so as to cover the first part (21) and the resistor (3) which are part of the pair of electrodes (2).
  • the pair of end surface electrodes (5) cover at least a part of the second portion (22), which is a portion exposed from the protective film (4) in the pair of electrodes (2), and electrically Are provided on both end faces of the insulating substrate (1) so as to be connected to each other.
  • the plating layer (6) is formed on the surface of the pair of end face electrodes (5).
  • the protective film (4) contains an inorganic ion scavenger.
  • the occurrence of migration can be suppressed.
  • the content of the inorganic ion scavenger in the protective film (4) is 0.5 wt% or more and 3.0 wt% or less.
  • the ion trapping function can be exhibited without impairing the functions such as curability as the protective film (4).
  • the configuration according to the second aspect is not an essential configuration for the chip resistor (10) and can be omitted as appropriate.
  • the chip resistor according to the present disclosure has an effect of suppressing the occurrence of migration, and is particularly useful in a chip resistor used in various electronic devices.

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Abstract

本開示の目的は、マイグレーションの発生を抑制できるチップ抵抗器を提供することである。本開示のチップ抵抗器(10)は、絶縁基板(1)と、一対の電極(2)と、抵抗体(3)と、保護膜(4)と、一対の端面電極(5)と、めっき層(6)とを備える。一対の電極(2)は、絶縁基板(1)の一面に設けられた銀を含有する。抵抗体(3)は、一対の電極(2)と電気的に接続され、絶縁基板(1)の一面に形成されている。保護膜(4)は、一対の電極(2)の一部である第1部位(21)と抵抗体(3)を覆うように形成されている。一対の端面電極(5)は、一対の電極(2)における保護膜(4)から露出している部位である第2部位(22)の少なくとも一部を覆い、一対の電極(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ている。めっき層(6)は、一対の端面電極(5)の表面に形成されている。保護膜(4)には、無機イオン捕捉剤が含有されている。

Description

チップ抵抗器
 本開示は、各種電子機器に使用されるチップ抵抗器に関する。
 従来、部品内蔵型プリント基板に実装されるチップ抵抗器が知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載のチップ抵抗器は、絶縁基板と、抵抗体と、一対の電極部と、カバーコートと、保護膜と、を有している。電極部は、絶縁基板における電極間方向の端部にそれぞれ設けられ、上面電極(電極)と、補助電極と、下面電極と、側面電極(端面電極)と、メッキ(めっき層)とを有している。上面電極は、銀系厚膜(銀系メタルグレーズ厚膜)により形成されている。
 上記した従来のチップ抵抗器においては、上面電極が銀で構成されているため、電圧が印加された状態でメッキと保護膜との間から水分が浸入すると、電解作用による銀の移行現象であるマイグレーションを起こす可能性があるという課題を有していた。
特開2011-199188号公報
 本開示の目的は上記従来の課題を解決するもので、マイグレーションの発生を抑制できるチップ抵抗器を提供することである。
 本開示の一態様に係るチップ抵抗器は、絶縁基板と、一対の電極と、抵抗体と、保護膜と、一対の端面電極と、めっき層とを備える。前記一対の電極は、前記絶縁基板の一面に設けられた銀を含有する。前記抵抗体は、前記一対の電極と電気的に接続され、前記絶縁基板の一面に形成されている。前記保護膜は、前記一対の電極の一部である第1部位と前記抵抗体を覆うように形成されている。前記一対の端面電極は、前記一対の電極における前記保護膜から露出している部位である第2部位の少なくとも一部を覆い、前記一対の電極と電気的に接続されるように前記絶縁基板の両端面に設けられている。前記めっき層は、前記一対の端面電極の表面に形成されている。前記保護膜には、無機イオン捕捉剤が含有されている。
図1は、本開示の一実施の形態におけるチップ抵抗器の断面図である。 図2は、同上のチップ抵抗器の保護膜における無機イオン捕捉剤の含有量と、抵抗体の抵抗値変化率との関係を示す図である。
 以下、本開示の一実施の形態におけるチップ抵抗器について、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、絶縁基板1の厚さ方向を上下方向、一対の電極2が並ぶ方向を左右方向と規定する。ただし、これらの方向はチップ抵抗器の使用方向を限定する趣旨ではない。
 図1は本開示の一実施の形態におけるチップ抵抗器の断面図である。
 本開示の一実施の形態におけるチップ抵抗器10は、図1に示すように、絶縁基板1と、一対の電極2と、抵抗体3と、保護膜4と、一対の端面電極5と、めっき層6とを備えている。一対の電極2は、絶縁基板1の上面における左右方向の両端部に設けられている。抵抗体3は、絶縁基板1の上面に設けられ、かつ一対の電極2間に形成されている保護膜4は、抵抗体3と一対の電極2の一部である第1部位21を覆うように設けられている。一対の端面電極5は、一対の電極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ている。めっき層6は、一対の端面電極5の表面に形成されている。
 上記構成において、絶縁基板1は、アルミナで構成され、その形状は矩形状となっている。
 また、一対の電極2は、絶縁基板1の上面における左右方向の両端部に設けられ、銀、銀パラジウム等の銀を含有する厚膜材料を印刷、焼成することによって形成されている。一対の電極2は、第1部位21と、第2部位22と、を含む。第1部位21は、保護膜4により覆われている部位である。第2部位22は、保護膜4から露出している部位、言い換えると保護膜4により覆われていない部位である。なお、図1に示すように、絶縁基板1の裏面(下面)における左右方向の両端部に一対の裏面電極2aを形成してもよい。
 さらに、抵抗体3は、絶縁基板1の上面において、一対の電極2間に、銅ニッケル、銀パラジウム、酸化ルテニウム等で構成された導電性ペーストを絶縁基板1の上面に印刷した後、焼成することによって形成されている。
 そして、抵抗体3を覆うようにプリコートガラスなどの保護ガラス層を設けてもよい。さらに、抵抗体3に抵抗値調整用のトリミング溝(以下、図示せず)を設けてもよい。
 また、保護膜4は、左右方向において、一対の電極2の一部である第1部位21と抵抗体3の全体を覆うように形成され、エポキシ樹脂、無機フィラー、顔料、および無機イオン捕捉剤で構成されている。無機イオン捕捉剤としては、リン酸ジルコニウムを使用することできる。リン酸ジルコニウムは陽イオン交換体として機能する。
 無機イオン捕捉剤は、保護膜4に対して0.5wt%~10wt%含有されている。0.5wt%より少ないとイオン捕捉機能が発揮されず、10wt%より多いと保護膜4としての硬化性等の機能を損なう恐れがある。より好ましくは、保護膜4における無機イオン捕捉剤の含有量は、0.5wt%以上で、3.0wt%以下であるのがよい。
 また、無機イオン捕捉剤の粒径は、メジアン径で0.1μm~6.0μmである。粒径を細かくすることによって表面積を大きくし、捕捉機能を高めることができる。なお、粒径を細かくし過ぎると、工程での扱いが難しくなる。
 そして、無機イオン捕捉剤を含有した保護膜4のペーストのpHは4以上とするのが好ましい。
 さらに、一対の端面電極5は、絶縁基板1の左右方向における両端部に設けられ、一対の電極2における保護膜4から露出している部位である第2部位22の少なくとも一部を覆っている。一対の端面電極5は、一対の電極2と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ている。なお、一対の電極2の各々の第2部位22は、一対の端面電極5のうち対応する端面電極5により全体が覆われていてもよい。
 さらに、この一対の端面電極5の表面には、めっき層6が形成されている。めっき層6は、ニッケルめっき層からなる第1めっき層61と、すずめっき層からなる第2めっき層62と、を有している。第1めっき層61は、端面電極5を覆い、第2めっき層62は、第1めっき層61を覆っている。
 上記したように一実施の形態においては、保護膜4に無機イオン捕捉剤が含有されているため、一対の電極2に含まれる銀が、電位差と水分によって電離して銀イオンが生成されても、銀イオンを保護膜4中の無機イオン捕捉剤で捕捉できる。これにより、銀イオンの移行を阻止できるため、マイグレーションの発生を抑制できる。この結果、短絡の防止や耐湿性、耐湿負荷特性等の長期信頼性を向上させることができるという効果が得られる。
 すなわち、保護膜4に無機イオン捕捉剤を含有させていない場合、電流を流したときに生じる一対の電極2間の電位差と、めっき層6と保護膜4との間から浸入した水分によって、一対の電極2に含まれる銀が電離して銀イオン(陽イオン、Ag)が発生し、陰電極側に移動し、イオンマイグレーションを発生させてしまう。これに対して、本開示のように保護膜4に、陽イオン交換体としての無機イオン捕捉剤を含有させることによって、上記銀イオンを保護膜4の内部に捕捉し、陰電極側への移動を阻止し、これにより、短絡したり耐湿性、耐湿負荷特性等の長期信頼性が悪化したりするのを防止できる。
 また、保護ガラス層やめっき層6で発生する陽イオン(Pb2+、Sn2+)についても無機イオン捕捉剤に捕捉され、この陽イオンによるマイグレーションの発生を防止できる。
 さらに、保護膜4中の陰イオンも捕捉する必要がある場合は、陰イオン交換体としてハイドロタルサイト系化合物をさらに含有してもよい。
 なお、無機イオン捕捉剤は、一対の電極2自体には添加しない。電極として低い抵抗値が必要になるからである。
 また、本開示での無機イオン捕捉剤は、単なる電子部品の周囲を覆う電子部品封止剤に使用するのではなく、電子部品、特に抵抗器として問題となるマイグレーションを防止するために保護膜4に添加して使用される。
 図2は、保護膜4における無機イオン捕捉剤の含有量と、抵抗体3の抵抗値変化率との関係を示す図である。図2に示す例では、例えば、抵抗体3の抵抗値が100kΩであり、ペースト状の保護膜4を硬化してから、過負荷、高温、及び高湿度の環境下で3000時間放置した後の抵抗体3の抵抗値を測定している。図2に示す例では、20個の測定サンプルのうち抵抗値が最も大きく変化した測定サンプルを表している。ここで、抵抗体3の抵抗値の変化率が大きいほど、銀イオンのマイグレーションが多く発生していることになる。
 したがって、図2によれば、保護膜4における無機イオン捕捉剤の含有量は、0.5wt%以上で、3.0wt%以下であることが好ましい。なお、保護膜4における無機イオン捕捉剤の含有量が0.5wt%よりも小さい場合にはイオン捕捉機能が発揮されず、抵抗体3の抵抗値が大きく変化してしまう。一方、保護膜4における無機イオン捕捉剤の含有量が3.0wt%よりも大きい場合には保護膜4の硬化が阻害され、保護膜4としての機能が損なわれてしまう。
 (まとめ)
 以上説明したように、第1の態様に係るチップ抵抗器(10)は、絶縁基板(1)と、一対の電極(2)と、抵抗体(3)と、保護膜(4)と、一対の端面電極(5)と、めっき層(6)とを備える。一対の電極(2)は、絶縁基板(1)の一面に設けられた銀を含有する。抵抗体(3)は、一対の電極(2)と電気的に接続され、絶縁基板(1)の一面に形成されている。保護膜(4)は、一対の電極(2)の一部である第1部位(21)と抵抗体(3)を覆うように形成されている。一対の端面電極(5)は、一対の電極(2)における保護膜(4)から露出している部位である第2部位(22)の少なくとも一部を覆い、一対の電極(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ている。めっき層(6)は、一対の端面電極(5)の表面に形成されている。保護膜(4)には、無機イオン捕捉剤が含有されている。
 この態様によれば、マイグレーションの発生を抑制できる。
 第2の態様に係るチップ抵抗器(10)では、第1の態様において、保護膜(4)における無機イオン捕捉剤の含有量は、0.5wt%以上で、3.0wt%以下である。
 この態様によれば、保護膜(4)としての硬化性等の機能を損なうことなくイオン捕捉機能を発揮することができる。
 第2の態様に係る構成については、チップ抵抗器(10)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
 本開示に係るチップ抵抗器は、マイグレーションの発生を抑制できるという効果を有するものであり、特に、各種電子機器に使用されるチップ抵抗器等において有用となるものである。
 1 絶縁基板
 2 一対の電極
 21 第1部位
 22 第2部位
 3 抵抗体
 4 保護膜
 5 一対の端面電極
 6 めっき層
 10 チップ抵抗器

Claims (2)

  1.  絶縁基板と、
     前記絶縁基板の一面に設けられた銀を含有する一対の電極と、
     前記一対の電極と電気的に接続され、前記絶縁基板の一面に形成された抵抗体と、
     前記一対の電極の一部である第1部位と前記抵抗体を覆うように形成された保護膜と、
     前記一対の電極における前記保護膜から露出している部位である第2部位の少なくとも一部を覆い、前記一対の電極と電気的に接続されるように前記絶縁基板の両端面に設けられた一対の端面電極と、
     前記一対の端面電極の表面に形成されためっき層とを備え、
     前記保護膜に無機イオン捕捉剤が含有されている、
     チップ抵抗器。
  2.  前記保護膜における前記無機イオン捕捉剤の含有量は、0.5wt%以上で、3.0wt%以下である、
     請求項1に記載のチップ抵抗器。
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