WO2020235583A1 - 抵抗器 - Google Patents

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WO2020235583A1
WO2020235583A1 PCT/JP2020/019878 JP2020019878W WO2020235583A1 WO 2020235583 A1 WO2020235583 A1 WO 2020235583A1 JP 2020019878 W JP2020019878 W JP 2020019878W WO 2020235583 A1 WO2020235583 A1 WO 2020235583A1
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resistor
internal electrodes
pair
resistance substrate
crank
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Inventor
恭平 宮下
祐斗 松井
Original Assignee
Koa株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C1/00Details
    • H01C1/14Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors
    • H01C1/144Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors the terminals or tapping points being welded or soldered

Definitions

  • the present invention relates to a heat dissipation type power resistor (resistor for high power).
  • a cement resistor has been conventionally used as a discharge resistor for high power to decharge a capacitor for voltage stabilization or a smoothing capacitor.
  • resistor that has a wider range of applications than cement resistors, it is designed to be mounted on a printed circuit board while attached to a heat sink, and is used in high-voltage, high-current environments (power resistors). Has been developed.
  • a combination of a trace and a pad corresponding to an electrode is provided on the upper surface of a ceramic substrate, and the tip portion (tip compartment) of a metal terminal (lead) is provided on the combination.
  • a protective coating is further formed on a resistance film formed on the union.
  • Patent No. 2904654 Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-226106
  • the above-mentioned conventional resistor is a substantially rectangular shape made of a synthetic resin formed by joining a metal terminal (lead terminal) on an electrode to form an external connection terminal and forming a resistance element having a resistance film on a ceramic substrate. It has a body with a shape.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a joint portion between an electrode and a metal terminal in a conventional resistor. As shown in FIG. 8, of the tip portion of the metal terminal 107, the bent portion (crank) CR3 rising from the electrode 117 is located on the electrode 117 in the plane direction.
  • solder shrinkage / expansion due to thermal stress of the solder fillet F3 (indicated by reference numeral Z)
  • contraction / expansion (indicated by reference numeral Y) of the lead terminal due to thermal stress at the rising portion occurs.
  • solder shrinkage / expansion (indicated by reference numeral X) due to thermal stress of the solder fillet F2 formed between the most advanced portion of the metal terminal 107 and the electrode occurs.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a resistor for high power having a terminal structure that suppresses solder cracks and cracks in an insulating substrate.
  • the resistor of the present invention comprises a resistance substrate formed by forming a pair of internal electrodes with a resistor on an insulating substrate, and an insulating exterior material having a substantially rectangular shape as a whole covering at least the upper surface and side surfaces of the resistance substrate.
  • a pair of external connecting conductors one end of which is connected to each of the pair of internal electrodes, and the other end of which penetrates one side surface of the exterior material in the longitudinal direction and extends to the outside.
  • a first crank portion that bends in a direction away from the resistance substrate at a portion covered with the exterior material, and a second crank portion that bends in a direction horizontal to the resistance substrate at a predetermined position extending from the first crank portion.
  • the first crank portion is provided at a position separated from the joint portion between the one end portion of the external connecting conductor and the pair of internal electrodes by a predetermined distance. It is characterized in that it is arranged at a position where it does not overlap with the pair of internal electrodes in a plan view.
  • the first crank portion is characterized in that it is bent so as to be separated from the resistance substrate in a substantially vertical direction.
  • the length from the tip of the one end portion of the external connecting conductor to the first crank portion connects the one end portion of the external connecting conductor at the internal electrode. It is characterized by being longer than the length of the region that can be.
  • a gap is formed between the outer lower surface of the first crank portion and the upper surface of the resistance substrate to avoid contact between the first crank portion and the resistance substrate.
  • the one end portion and the internal electrode are separated from each other by a protrusion having a predetermined height provided on the lower surface side of the one end portion.
  • the protrusions having a predetermined height are arranged on both sides of the central portion of the pair of internal electrodes at substantially equal distances in the horizontal direction of the resistance substrate.
  • the internal electrode and the one end portion of the external connecting conductor are connected by solder.
  • the solder is filled in a gap formed so that the one end portion and the internal electrode are separated from each other.
  • the resistor is characterized in that it is formed so as to surround the outer periphery of each of the pair of internal electrodes. Further, for example, the resistor is formed so as to straddle the pair of internal electrodes.
  • the crank portion which is a portion where the external connecting conductor joined to the internal electrode of the resistor bends upward, is separated from the joint portion by a predetermined distance in the horizontal direction of the resistance substrate of the resistor.
  • FIG. 1A is an external perspective view of the power resistor according to the first embodiment of the present invention when viewed from the front side
  • FIG. 1B is an external perspective view of the power resistor when viewed from the back side
  • FIG. 2 is a perspective view showing a part of the internal structure of the power resistor according to the first embodiment.
  • a pair of internal electrodes 17a and 17b are formed on the surface of a rectangular-shaped insulating substrate 15 made of alumina or the like. Further, a resistance substrate 21 in which a resistor 13 is formed so as to connect the internal electrodes 17a and 17b is provided.
  • the insulating substrate 15 maintains the heat dissipation performance in a power resistor corresponding to a large amount of power by reducing the thickness of alumina or the like to lower the thermal resistance.
  • one end 8a, 8b of the pair of lead terminals 7a, 7b is connected to the internal electrodes 17a, 17b by soldering, ultrasonic bonding, or the like, and the other end side of the pair of lead terminals 7a, 7b is connected.
  • the power resistor has a structure exposed to the outside of the exterior body 3 (also referred to as a molded resin portion or an exterior resin portion).
  • the lead terminals 7a and 7b are made of, for example, copper, and the surface thereof is plated with tin or the like.
  • either of the internal electrodes 17a and 17b and the resistor 13 may be formed first. Further, as the lead terminals 7a and 7b, a member having an insulating coating on the surface excluding the joints with the internal electrodes 17a and 17b can be used.
  • the lead terminals 7a and 7b as the external connecting conductor are not limited to the form shown in FIG. 1A and the like, and for example, another electric device such as a screw is attached to the tip of a portion of the exterior body 3 exposed to the outside.
  • a harness electric wire in which a round terminal (ring terminal) that can be connected to a component or the like is crimped by caulking or the like may be used.
  • a lead wire having a flat tip may be used.
  • the resistance substrate 21 is covered with an insulating resin (mold resin) such as epoxy resin on the upper surface (front surface) and side surfaces on which the resistor 13 and the like are formed, and the lower surface side is the main body portion of the resistor 1. It is exposed to the outside of the exterior body 3.
  • a through hole 5 is formed in the exterior body 3 near the end opposite to the side on which the resistance substrate 21 is located, and the through hole 5 is used as a screw hole or a fastening hole, and the power resistor 1 is used as a housing for an external device.
  • the exterior body 3 is described as an insulating resin, but the present invention is not limited to this, and a structure in which a resistance substrate is sealed with an insulating material in an insulating case such as ceramic may be used.
  • a cylindrical bush made of a predetermined metal for example, stainless steel, copper, iron, etc.
  • the outer size of the exterior body 3 is, for example, the same size as the general-purpose package (TO-247).
  • the internal electrodes 17a and 17b are made of, for example, a silver-based or silver-palladium-based metal material, and in the case of a silver-palladium-based material, it is desirable that the internal electrodes are palladium-rich.
  • the resistor 13 is a thick film resistor made of, for example, a ruthenium oxide-based material, and is formed by screen printing or the like.
  • the entire upper surface of the insulating substrate 15 other than the joint between the internal electrodes 17a and 17b and the lead terminals 7a and 7b which are external connecting conductors is covered with the glass protective film (glass coat) 31.
  • a resin protective film may be formed on the glass protective film 31.
  • the dimensions of the internal electrodes 17a and 17b may be larger than the portion not covered by the glass protective film (the portion left open for solder connection).
  • FIG. 3 is a plan view of the resistance substrate 21 of the power resistor 1. Further, FIG. 4 is a cross-sectional view of the resistance substrate 21 cut along the line AA'of FIG.
  • the lead terminals 7a and 7b have a predetermined portion of the tip portion (one end portion 8a and 8b) bonded to the internal electrodes 17a and 17b, and the resistance substrate is bonded from the bonded portion. It has a first crank portion CR1 that bends upward (in the direction away from the surfaces of the insulating substrate 15 and the resistance substrate 21) at a position that is horizontally separated from the 21 and does not overlap the internal electrodes 17a and 17b in the vertical direction. ..
  • the lead terminals 7a and 7b are bent in the horizontal direction (direction along the surfaces of the insulating substrate 15 and the resistance substrate 21) at a position extending upward by a predetermined length from the first crank portion CR1. Has.
  • the lead terminals 7a and 7b have a crank shape as described above to prevent contact with the glass protective film (glass coat) 31 covering the surface of the resistor 13 and the surface of the resistance substrate 21 and to pull from the outside. It can absorb stress and maintain its mechanical strength as an external connecting conductor.
  • the internal electrodes 17a and 17b are located inside the insulating substrate 15 at a predetermined distance K from the end.
  • K the distance from the end.
  • the length L1 from the tip end portion of the lead terminals 7a and 7b joined to the internal electrodes 17a and 17b to the first crank portion CR1 is preferably the internal electrode 17a,
  • the length of the solder-connectable region of 17b is longer than L2 (L1> L2).
  • the first crank portion CR1 is inside. It is formed at a position away from the electrodes 17a and 17b and does not overlap with the internal electrodes 17a and 17b when viewed from directly above.
  • the cause of cracks in the solder 125 is that the bent portion CR3 of the metal terminal 107 and the internal electrode 117 are at the same position in a plan view, so that the metal terminal 107 is heated. This is because the stress (reference numerals Z, Y) applied when expanding and contracting due to the above is concentrated on the solder fillet F3 formed on the outside of the bent portion CR3.
  • the lead terminals 7a and 7b rise up by arranging the first crank portion CR1 of the lead terminals 7a and 7b at a predetermined distance from the internal electrode 17a.
  • the thermal stress Y generated in the portion is less likely to be directly applied to the internal electrodes 17a and 17b.
  • This structure can be expected to have the same effect even when the lead terminals 7a and 7b are connected to the internal electrodes 17a by a method other than soldering (for example, ultrasonic bonding, welding, etc.).
  • solder fillet is not formed on the outside of the first crank portion CR1, so that the conventionally generated solder fillet is pulled at the bent portion (FIG. FIG. Reference numeral Z) of 8 does not occur.
  • the power resistor according to the first embodiment is different from the configuration in which the crank portion is located on the internal electrode as in the resistance substrate of the conventional power resistor shown in FIG. 8, and the first crank portion CR1 ,
  • the stress due to thermal expansion or contraction of the lead terminal is dispersed.
  • the occurrence of cracks in the first crank portion CR1 can be suppressed.
  • the above-mentioned technical effect can be expected by separating the first crank portion CR1 formed on the lead terminals 7a and 7b from the internal electrodes 17a and 17b by a predetermined distance, but more preferably, it is substantially perpendicular to the resistance substrate 21.
  • the thermal stress can be more effectively dispersed when the first crank portion CR1 is bent so as to be separated in a direction, that is, when the first crank portion CR1 is substantially perpendicular to the resistance substrate 21.
  • the first crank portion CR1 is bent so as to be separated from the resistance substrate 21 in a substantially vertical direction.
  • the entire resistor expands and contracts due to heat. Sometimes it's well-balanced.
  • the power resistor according to the first embodiment is the tip portions 8a and 8b of the lead terminals 7a and 7b as shown in FIG. 4, and is located on the lower surface side of the portion solder-connected to the internal electrodes 17a and 17b.
  • a plurality of protrusions P1 to P4 having a predetermined height are formed.
  • the protrusions P1 to P4 are arranged at the tip portions of the lead terminals 7a and 7b, for example, as shown in FIG.
  • the protrusions P1 to P4 are the distances from the horizontal center C of the internal electrodes 17a and 17b to the protrusions P1 and P3, and the protrusions P2 and P4 from the center C. Are arranged so that the distances to are equal.
  • one end of the pair of external connecting conductors is connected to each of the pair of internal electrodes, and the other end is one side surface of the exterior material of the resistor in the longitudinal direction.
  • a first crank portion that rises and bends in a direction away from the surface of the resistance substrate is formed on one end side of the portion of the portion covered with the exterior material of the pair of external connecting conductors that extends through the resistor substrate.
  • a second crank portion that bends in the horizontal direction is formed on the surface of the resistance substrate at a predetermined position extending from the first crank portion, and the first crank portion is paired with one end of the external connecting conductor. It has a configuration in which it is arranged at a predetermined distance from the joint with the internal electrode.
  • the first crank portion to which the most stress is applied in the external connecting conductor is separated from the internal electrode, and the first crank portion is arranged at a position where it does not overlap with the upper surface portion of the internal electrode when viewed in a plan view, thereby applying thermal stress. Can be dispersed.
  • a solder fillet back fillet
  • the resistor is used as a resistor for constant discharge exposed to a high temperature of 150 ° C. or higher, or installed in an in-vehicle environment where there is a lot of mechanical vibration, obstacles such as disconnection and short circuit of the conduction path are observed. Can be suppressed.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a part of the internal structure of the power resistor 10 according to the second embodiment of the present invention. Further, FIG. 7 is a cross-sectional view of the resistance substrate 51 cut along the arrow line BB'of FIG.
  • the power resistor according to the second embodiment has the same outer size as the general-purpose package (TO-247), for example, as the power resistor according to the first embodiment. ..
  • the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
  • the lead terminals 47a and 47b of the power resistor 10 according to the second embodiment have the tip portions (one end portion) 48a and 48b having the power according to the first embodiment.
  • the lead terminals 7a and 7b in the resistor are formed longer than the tips 8a and 8b (reference numeral L1 in FIG. 3).
  • the tip portions (one end portion) 48a and 48b of the lead terminals 47a and 47b are joined to the internal electrodes 57a and 57b by solder 65, respectively.
  • F4 is a solder fillet formed at the tips of the lead terminals 47a and 47b.
  • the lead terminals 47a and 47b are substantially vertical in the horizontal direction of the resistance substrate 51 from the joint portion with the internal electrodes 57a and 57b and at positions separated from the internal electrodes 57a and 57b and the insulating substrate 55 (these external regions). It has a first crank portion CR4 that bends in a direction (a direction away from the surface of the insulating substrate 55).
  • the lead terminals 47a and 47b have a second crank portion CR5 that bends in the horizontal direction (direction along the surface of the insulating substrate 55) at a position extending in the vertical direction by a predetermined length from the first crank portion CR4.
  • a resistor 53 is formed on the entire surface of the insulating substrate 55 between the internal electrodes 57a and 57b in order to improve pulse resistance and the like. Therefore, the internal electrodes 57a and 57b are arranged at positions along both ends of the insulating substrate 55.
  • the surface of the resistor 53 is provided with a glass protective film (glass coat) or a resin protective film (not shown).
  • the crank portion formed in the lead terminal is arranged outside the region of the resistance substrate 51 when viewed in a plan view, so that the crank portion inevitably becomes the resistance substrate 51. It is formed at a position away from the upper surface of the.
  • the bending of the first crank portion CR4 is not limited to the vertical direction, but the bending in the vertical direction enables miniaturization and space saving.
  • the length from the tip of one end 48a, 48b of the lead terminals 47a, 47b to the first crank portion CR4 is secured longer than the lead terminal connectable region of the internal electrodes 57a, 57b.
  • the first crank portion CR4 is arranged in the internal electrode and the outer region of the insulating substrate. This is to improve heat dissipation by securing a large area of the lead terminal, but the present invention is not limited to this.
  • the tips of the lead terminals 47a and 47b are shifted from the center of the internal electrodes 57a and 57b toward the end at a predetermined position, and the first crank portion CR4 is moved to the internal electrodes 57a and 57b (insulating substrate 55). ) May be arranged so as to protrude from.

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Abstract

はんだ接合部、絶縁基板等にクラックが発生しにくい抵抗器を提供することを目的する。 かかる目的を達成するため、以下の構成を備える。リード端子7a,7bは、その先端部分と内部電極17a,17bとの接合部分から、内部電極17a,17bと平面視において重ならない位置において、抵抗基板から離れた方向に折れ曲がる第1のクランク部CR1を有する。これにより、リード端子7a,7bの先端部分と内部電極17a,17bとをはんだ接合したとき、第1のクランク部にはんだフィレット(バックフィレット)が形成されないので、クランク部における熱応力の発生が緩和、抑止される。

Description

抵抗器
 本発明は放熱型のパワー抵抗器(大電力用抵抗器)に関する。
 ハイブリッド電気自動車(HEV)等の車両のパワー制御ユニット(PCU)において、電圧安定化用のコンデンサや平滑コンデンサの電荷を抜くための大電力用の放電抵抗器として、従来はセメント抵抗器が用いられていた。
 一方、セメント抵抗器に比べて用途が拡がる抵抗器として、ヒートシンクに取り付けた状態でプリント基板に実装可能に設計され、高電圧・大電流の環境下で使用されるパワー抵抗器(電力抵抗器)が開発されている。
 例えば、特許文献1に記載された電力抵抗器は、セラミック基板の上側表面に電極に相当するトレースとパッドの組合体が施され、その組合体に金属端子(リード)の先端部分(先端区画)が接合されており、組合体上に形成された抵抗フイルムの上にさらに保護被覆が形成された構成を有する。
特開平5-226106(特許第2904654号)
 上述した従来の抵抗器は、電極上に金属端子(リード端子)を接合して外部接続端子を形成し、セラミック基板に抵抗膜を設けた抵抗要素の周りに成形された合成樹脂からなる略矩形状の本体を備える。図8は、従来の抵抗器における電極と金属端子の接合部分を拡大した断面図である。図8に示すように、金属端子107の先端部分のうち電極117から立ち上がる屈曲部分(クランク)CR3が平面方向において電極117上に位置する。
 そのため、はんだ125によって金属端子107の先端部分を電極117に接合すると、屈曲部分と電極間に、はんだフィレットF3が形成されるので、はんだフィレットF3の熱応力によるはんだ収縮・膨張(符号Zで示す)と、立ち上がり部の熱応力によるリード端子の収縮・膨張(符号Yで示す)が発生する。
 さらに、金属端子107の最先端部と電極との間に形成される、はんだフィレットF2の熱応力によるはんだ収縮・膨張(符号Xで示す)が発生する。
 このようにリード端子の屈曲部分(クランク)に、はんだフィレットが形成されると、熱応力の集中によって、はんだにクラックが発生し、そのはんだクラックが伸展して、セラミック基板115にもクラックが生じるおそれがある。
 さらには、セラミック基板115に生じたクラックが抵抗体113に影響し、抵抗値の変化等、抵抗器としての機能が損なわれる事態に至ることも想定される。特に振動の多い車載用途の抵抗器の場合、抵抗器の動作が車両の安全性に直結するため、はんだ接合部および基板におけるクラックの発生は喫緊の課題となる。
 本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、はんだクラックおよび絶縁基板におけるクラック発生を抑制する端子構造を有する大電力用の抵抗器を提供することである。
 上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として以下の構成を備える。すなわち、本発明の抵抗器は、絶縁基板上に抵抗体と一対の内部電極を形成してなる抵抗基板と、少なくとも前記抵抗基板の上面と側面を覆い全体形状が略直方体の絶縁性の外装材と、一対の外部接続導体であって、その一方端部が前記一対の内部電極それぞれに接続され、他方端部が前記外装材の長手方向の一方側面を貫通して外部に延出するとともに、前記外装材で覆われる部位において、前記抵抗基板より離れる方向に折れ曲がる第1のクランク部と、該第1のクランク部より延伸した所定位置において前記抵抗基板と水平な方向に折れ曲がる第2のクランク部とが形成された当該一対の外部接続導体とを備え、前記第1のクランク部は、前記外部接続導体の前記一方端部と前記一対の内部電極との接合部から所定距離、離間した位置であって、平面視において前記一対の内部電極と重ならない位置に配置されていることを特徴とする。
 例えば、前記第1のクランク部は、前記抵抗基板に対して略垂直方向に離れるように折れ曲がることを特徴とする。例えば、前記抵抗基板と水平な方向において、前記外部接続導体の前記一方端部の先端から前記第1のクランク部までの長さは、前記内部電極において前記外部接続導体の前記一方端部を接続することが可能な領域の長さよりも長いことを特徴とする。また、例えば、前記第1のクランク部の外側下面と前記抵抗基板の上面との間に該第1のクランク部と該抵抗基板との接触が回避される間隙が形成されていることを特徴とする。例えば、前記一方端部の下面側に設けた所定高の突起部により該一方端部と前記内部電極とが離間していることを特徴とする。例えば、前記所定高の突起部は、前記一対の内部電極の中心部の両側において、前記抵抗基板の水平方向に略等距離に配置されていることを特徴とする。また、例えば、前記内部電極と前記外部接続導体の前記一方端部とは、はんだにより接続されることを特徴とする。さらに例えば、前記一方端部と前記内部電極とが離間して形成された間隙に前記はんだが充填されることを特徴とする。例えば、前記抵抗体は前記一対の内部電極それぞれの外周を取り囲むように形成されていることを特徴とする。さらには、例えば、前記抵抗体は前記一対の内部電極間を跨ぐように形成されていることを特徴とする。
 本発明によれば、抵抗器の内部電極に接合された外部接続導体が上方に折れ曲がる部位であるクランク部を、抵抗器の抵抗基板の水平方向において、接合部より所定距離、離間し、かつ、平面視したときに内部電極と重ならない位置に配置することで、クランク部に熱応力によるストレスが生じても電極に直接応力が加わりにくく、熱応力が分散される。これにより、熱応力による、はんだクラック、および電極、抵抗基板へのクラックの発生を抑制できる。
本発明の実施形態に係るパワー抵抗器を表側から見たときの外観斜視図である。 本実施形態に係るパワー抵抗器を裏側から見たときの外観斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係るパワー抵抗器の内部構造の一部を示す透視図である。 第1の実施形態に係るパワー抵抗器の抵抗基板の平面図である。 第1の実施形態に係る抵抗器を図3の矢視A-A´線に沿って切断した断面図である。 第1の実施形態に係る抵抗器のリード端子の先端部分に設けた突起部を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係るパワー抵抗器の内部構造の一部を示す透視図である。 第2の実施形態に係る抵抗器を図6の矢視B-B´線に沿って切断した断面図である。 従来のパワー抵抗器の抵抗基板の構成例を示す断面図である。
 以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
<第1の実施形態>
 図1Aは、本発明の第1の実施形態に係るパワー抵抗器を表側から見たときの外観斜視図であり、図1Bは、パワー抵抗器を裏側から見たときの外観斜視図である。また、図2は、第1の実施形態に係るパワー抵抗器の内部構造の一部を示す透視図である。
 図1A、図1B、および図2に示すように第1の実施形態に係るパワー抵抗器1は、アルミナ等からなる直方体形状の絶縁基板15の表面に一対の内部電極17a,17bが形成され、さらに、内部電極17a,17b間を接続するように抵抗体13が形成された抵抗基板21を備える。絶縁基板15は、アルミナ等の厚さを薄くして熱抵抗を下げることで、大電力に対応したパワー抵抗器における放熱性能を維持する。
 抵抗基板21において、一対のリード端子7a,7bの一方端部8a,8bが、はんだ付け、または超音波接合等により内部電極17a,17bに接続され、一対のリード端子7a,7bの他方端側が、パワー抵抗器の外装体3(モールド樹脂部、あるいは外装樹脂部ともいう)の外部に露出した構成を有している。リード端子7a,7bは、例えば銅からなり、その表面にスズ等のめっきが施されている。
 なお、パワー抵抗器1の製造工程において、内部電極17a,17bと抵抗体13は、いずれを先に形成してもよい。また、リード端子7a,7bとして、内部電極17a,17bとの接合部を除く表面に絶縁コーティングを施した部材を使用することができる。
 さらに、外部接続導体としてのリード端子7a,7bは、図1A等に図示した形態に限定されず、例えば、外装体3の外部に露出された部分の先端に、ネジ等により他の電気機器、部品等に接続可能な丸型端子(リングターミナル)を、かしめ等によって圧着したハーネス電線を使用してもよい。また、先端を平板状に加工したリード線を使用してもよい。
 抵抗基板21は、図2に示すように抵抗体13等が形成された上面(表面)と側面がエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂(モールド樹脂)で覆われ、下面側は抵抗器1の本体部である外装体3の外部に露出している。外装体3には、抵抗基板21が位置する側とは逆側の端部近傍に貫通孔5が形成され、この貫通孔5をネジ穴あるいは締結孔として、パワー抵抗器1を外部機器の筐体(アルミダイキャスト)等に取り付けることで、抵抗体13で発生した熱を搭載先の筐体に伝導させて放熱できる構造になっている。
 本実施形態においては外装体3を絶縁性樹脂として説明するが、これに限られるものではなく、セラミック等の絶縁性ケースに封入材により抵抗基板を封止した構造でもよい。
 貫通孔5の内側には、補強あるいはネジ締結する際にすべりが生じるのを回避のため所定の金属(例えばステンレス、銅、鉄等)からなる円筒状のブッシュを嵌めてもよい。外装体3の外形サイズは、例えば汎用パッケージ(TO-247)と同等の大きさである。
 内部電極17a,17bは、例えば銀系または銀パラジウム系の金属材料からなり、銀パラジウム系の材料の場合にはパラジウムリッチとすることが望ましい。また、抵抗体13は、例えば酸化ルテニウム系の材料からなる厚膜抵抗体であり、スクリーン印刷等により形成される。
 抵抗基板21において、内部電極17a,17bと、外部接続導体であるリード端子7a,7bとの接合部以外の絶縁基板15の上面全体が、ガラス保護膜(ガラスコート)31で覆われている。このガラス保護膜31に重ねて樹脂保護膜を形成してもよい。内部電極17a,17bの寸法は、ガラス保護膜で覆われない部分(はんだ接続のために空けられた部分)よりも大きくしてもよい。
 図3は、パワー抵抗器1の抵抗基板21の平面図である。また、図4は、図3の矢視A-A´線に沿って抵抗基板21を切断した断面図である。
 図2、図4等に示すように、リード端子7a,7bは、その先端部分(一方端部8a,8b)の所定部位が内部電極17a,17bに接合されており、その接合部分から抵抗基板21の水平方向に離れた位置であって、内部電極17a,17bと垂直方向において重ならない位置において上方(絶縁基板15および抵抗基板21の表面から離れる方向)に折れ曲がる第1のクランク部CR1を有する。
 さらにリード端子7a,7bは、第1のクランク部CR1から所定長、上方向に延びた位置において、水平方向(絶縁基板15および抵抗基板21の表面に沿う方向)に折れ曲がる第2のクランク部CR2を有する。
 リード端子7a,7bは、上記のようなクランク形状を有することで、抵抗体13の表面を覆うガラス保護膜(ガラスコート)31、および抵抗基板21の表面との接触を防ぐとともに外部からの引張応力を吸収して、外部接続導体としての機械的な強度を維持することができる。
 内部電極17a,17bは、図3に示すように絶縁基板15の端部から所定距離Kだけ離れた内側に位置する。こうすることで、内部電極17a,17bの外周を取り囲むパターンの抵抗体13を形成しても、抵抗体13で発生する熱を分散させることができる。なお、抵抗体のパターンは、要求される抵抗値等に応じて適宜、選択することができる。
 図3および図4に示すように、リード端子7a,7bのうち内部電極17a,17bに接合された部位の先端部から第1のクランク部CR1までの長さL1は、望ましくは内部電極17a,17bのはんだ接続可能な領域の長さL2よりも長い(L1>L2)。L1,L2については、例えば、L2:(L1-L2)=2:1の関係がある。
 リード端子7a,7bと内部電極17a,17bが上記の位置関係にあることで、リード端子7a,7bの先端部分を内部電極17a,17bにはんだ接続したとき、第1のクランク部CR1が、内部電極17a,17bから離れた位置であって、内部電極17a,17bと真上から見たときに重ならない位置に形成される。
 ここで、図8に示す従来の抵抗器において、はんだ125にクラックが発生する原因は、金属端子107の屈曲部分CR3と内部電極117とが平面視において同じ位置にあるため、金属端子107が熱により膨張収縮した際に加わるストレス(符号Z,Y)が、屈曲部分CR3の外側に形成されたはんだフィレットF3に集中してしまうことによるものである。
 そこで、第1の実施形態に係るパワー抵抗器では、リード端子7a,7bの第1のクランク部CR1を内部電極17aから所定距離、離れた位置に配置することにより、リード端子7a,7bの立ち上がり部(第1のクランク部CR1と第2のクランク部CR2との間)に発生する熱応力Yが、内部電極17a,17bに直接加わりにくくなる。この構造は、はんだ以外の方法によりリード端子7a,7bを内部電極17aに接続する場合(例えば、超音波接合、溶接等)であっても同様の効果が期待できる。
 さらに、はんだによりリード端子7a,7bを内部電極17aに接続する場合は、第1のクランク部CR1の外側にはんだフィレットが形成されないため、従来生じていたはんだフィレットが屈曲部分において引っ張られる応力(図8の符号Z)が生じなくなる。
 その結果、第1の実施形態に係るパワー抵抗器は、図8に示す従来のパワー抵抗器の抵抗基板のようにクランク部が内部電極上に位置する構成とは異なり、第1のクランク部CR1において、リード端子の熱膨張または収縮によるストレスが分散される。これにより、第1のクランク部CR1におけるクラックの発生を抑止できる。
 リード端子7a,7bに形成した第1のクランク部CR1を内部電極17a,17bから所定距離、離すことにより、上述した技術的効果が期待できるが、より望ましくは、抵抗基板21に対して略垂直方向に離れるように折れ曲がっている、すなわち、第1のクランク部CR1が抵抗基板21と略直角であるとき、より効果的に熱応力を分散させることができる。
 例えば、抵抗基板21から離れる方向に約45°折り曲げた第1のクランク部を形成した場合、リード端子7a,7bの立ち上がり部に発生する熱応力Yは斜め方向に加わることとなり、リード端子7a,7bと内部電極17a,17bとの接合部に応力が影響してしまう可能性がある。そのため、第1のクランク部CR1は、抵抗基板21に対して略垂直方向に離れるように折れ曲がっていることが望ましい。
 リード端子7a,7bの第1のクランク部CR1は、内部電極17a,17bから所定距離離れた位置で、かつ絶縁基板の上部にあたる領域に配置されると、抵抗器全体が熱により膨張・収縮したときにバランスがよい。
 なお、リード端子7a,7bの先端部から第1のクランク部CR1までの長さL1が、内部電極17a,17bのはんだ接続可能な領域の長さL2よりも短い(L1<L2)場合、あるいはリード端子7a,7bの先端部から第1のクランク部CR1までの長さL1が、内部電極17a,17bのはんだ接続可能な領域の長さL2と略等しい(L1=L2)場合には、リード端子7a,7bの先端部を内部電極17a,17bの中心部から所定位置端へずらし、第1のクランク部CR1を内部電極17a,17bからはみ出すように配置することにより、第1のクランク部CR1において、リード端子の熱膨張または収縮によるストレスを分散させることができる。
 さらに第1の実施形態に係るパワー抵抗器は、図4に示すようにリード端子7a,7bの先端部分8a,8bであって、内部電極17a,17bとはんだ接続される部位の下面側に、所定高の複数の突起部P1~P4が形成されている。突起部P1~P4は、リード端子7a,7bの先端部分において、例えば図5に示すように配置されている。
 ここでは、図4および図5に示すように突起部P1~P4は、内部電極17a,17bの水平方向の中心部Cから突起部P1とP3までの距離、中心部Cから突起部P2とP4までの距離が等しくなるように配置される。
 このように突起部P1~P4を設けることで、図4に示すようにリード端子7a,7bの先端部分と内部電極17a,17bとの間には、隙間寸法Hの間隙が形成される。これにより、リード端子と内部電極が直接、接触することによる金属化合物の生成を抑制するとともに、リード端子と内部電極間に充填されるはんだの厚さを一定にすることができる。
 加えて、突起部P1~P4があることで、リード端子7a,7bの先端部分を内部電極17a,17bにはんだ付けする際にリード端子を内部電極側に押し付けても、先端部分と内部電極間を互いに平行な状態に維持でき、はんだ付け作業を円滑に進めることができる。
 以上説明したように第1の実施形態に係る抵抗器は、一対の外部接続導体の一方端部が一対の内部電極それぞれに接続され、他方端部が抵抗器の外装材の長手方向の一方側面を貫通して外部に延出され、一対の外部接続導体の外装材で覆われる部位のうち上記一方端部側に、抵抗基板の表面から離れる方向に立ち上がって折れ曲がる第1のクランク部を形成するとともに、第1のクランク部から延びた所定位置に、抵抗基板の表面に水平な方向に折れ曲がる第2のクランク部を形成し、第1のクランク部を、外部接続導体の一方端部と一対の内部電極との接合部から、所定距離、離間した位置に配置した構成を有する。
 すなわち、外部接続導体において最も応力が加わる第1のクランク部を内部電極から離し、平面視したときに第1のクランク部が内部電極の上面部と重ならない位置に配置することで、熱応力を分散させることができる。特に外部接続導体と内部電極とをはんだ接合したとき、第1のクランク部にはんだフィレット(バックフィレット)が形成されない。
 その結果、第1のクランク部における熱応力の発生が緩和、抑止され、リード端子の熱収縮・熱膨張を回避して、はんだ部、電極、絶縁基板等にクラックが発生するのを回避できる。
 また、抵抗器を、例えば150℃以上の高温に晒される常時放電用抵抗器として使用したり、あるいは、機械的な振動の多い車載環境に設置した場合でも、導通経路の断線、短絡等の障害を抑制できる。
<第2の実施形態>
 図6は、本発明の第2の実施形態に係るパワー抵抗器10の内部構造の一部を示す透視図である。また、図7は、図6の矢視B-B´線に沿って抵抗基板51を切断した断面図である。
 なお、第2の実施形態に係るパワー抵抗器は、第1の実施形態に係るパワー抵抗器と同様、外装体43の外形サイズは、例えば汎用パッケージ(TO-247)と同等の大きさである。ここでは、第1の実施形態と同じ構成については説明を省略する。
 図6および図7に示すように、第2の実施形態に係るパワー抵抗器10のリード端子47a,47bは、その先端部分(一方端部)48a,48bが、第1の実施形態に係るパワー抵抗器におけるリード端子7a,7bの先端部8a,8b(図3の符号L1)よりも長く形成されている。
 リード端子47a,47bの先端部分(一方端部)48a,48bそれぞれは、はんだ65によって内部電極57a,57bに接合されている。なお、F4は、リード端子47a,47bの先端に形成された、はんだフィレットである。
 リード端子47a,47bは、内部電極57a,57bとの接合部分から抵抗基板51の水平方向であって、内部電極57a,57bおよび絶縁基板55から外れた位置(これらの外部領域)において、略垂直方向(絶縁基板55の表面から離れる方向)に折れ曲がる第1のクランク部CR4を有する。
 さらにリード端子47a,47bは、第1のクランク部CR4から所定長、垂直方向に延びた位置において、水平方向(絶縁基板55の表面に沿う方向)に折れ曲がる第2のクランク部CR5を有する。
 パワー抵抗器10は、耐パルス性の向上等のため、内部電極57a,57b間における絶縁基板55の全面に抵抗体53が形成されている。そのため、内部電極57a,57bは、絶縁基板55の両端部に沿った位置に配置されている。なお、抵抗体53の表面には、不図示のガラス保護膜(ガラスコート)や樹脂保護膜が施されている。
 このように第2の実施形態に係るパワー抵抗器では、リード端子に形成したクランク部を、平面視したときの抵抗基板51の領域外に配置したことで、クランク部が必然的に抵抗基板51の上面部から離れた位置に形成される。
 その結果、図7に示すように、第1のクランクCR4の端部と内部電極との距離L3を十分に確保でき、クランク部における熱応力の発生が緩和、抑止されるため、リード端子の熱収縮・熱膨張による、はんだ部、電極、絶縁基板等におけるクラックの発生を抑制できる。
 なお、本実施形態において、第1のクランク部CR4の折り曲げは、垂直方向に限定されるものではないが、垂直方向に折り曲げることにより、小型化・省スペース化が可能となる。
 さらに、本実施形態において、リード端子47a,47bの一方端部48a,48bの先端から第1のクランク部CR4までの長さを内部電極57a,57bのリード端子接続可能領域よりも長く確保することにより、内部電極および絶縁基板の外部領域に第1のクランク部CR4を配置する構成とした。これは、リード端子の面積を広く確保することにより放熱性を向上させるためであるが、これに限定されるものではない。例えば、長さによらず、リード端子47a,47bの先端部を内部電極57a,57bの中心部から所定位置端の方向へずらし、第1のクランク部CR4を内部電極57a,57b(絶縁基板55)からはみ出すように配置してもよい。
1,10 パワー抵抗器
3,43 外装体
5,45 貫通孔
7a,7b,47a,47b リード端子(外部接続導体)
8a,8b,48a,48b リード端子の一方端部
13 抵抗体
15,55 絶縁基板
17a,17b,57a,57b 内部電極
21,51 抵抗基板
25,65 はんだ
31 ガラス保護膜(ガラスコート)
CR1~CR5 クランク部
P1~P4 突起部

Claims (10)

  1.  絶縁基板上に抵抗体と一対の内部電極を形成してなる抵抗基板と、
     少なくとも前記抵抗基板の上面と側面を覆い全体形状が略直方体の絶縁性の外装材と、
     一対の外部接続導体であって、その一方端部が前記一対の内部電極それぞれに接続され、他方端部が前記外装材の長手方向の一方側面を貫通して外部に延出すると共に、前記外装材で覆われる部位において、前記抵抗基板より離れる方向に折れ曲がる第1のクランク部と、該第1のクランク部より延伸した所定位置において前記抵抗基板と水平な方向に折れ曲がる第2のクランク部とが形成された当該一対の外部接続導体とを備え、
     前記第1のクランク部は、前記外部接続導体の前記一方端部と前記一対の内部電極との接合部から所定距離、離間した位置であって、平面視において前記一対の内部電極と重ならない位置に配置されていることを特徴とする抵抗器。
  2.  前記第1のクランク部は、前記抵抗基板に対して略垂直方向に離れるように折れ曲がることを特徴とする請求項1に記載の抵抗器。
  3.  前記抵抗基板と水平な方向において、前記外部接続導体の前記一方端部の先端から前記第1のクランク部までの長さは、前記内部電極において前記外部接続導体の前記一方端部を接続することが可能な領域の長さよりも長いことを特徴とする請求項1または2に記載の抵抗器。
  4.  前記第1のクランク部の外側下面と前記抵抗基板の上面との間に該第1のクランク部と該抵抗基板との接触が回避される間隙が形成されていることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の抵抗器。
  5.  前記一方端部の下面側に設けた所定高の突起部により該一方端部と前記内部電極とが離間していることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の抵抗器。
  6.  前記所定高の突起部は、前記一対の内部電極の中心部の両側において、前記抵抗基板の水平方向に略等距離に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の抵抗器。
  7.  前記内部電極と前記外部接続導体の前記一方端部とは、はんだにより接続されることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の抵抗器。
  8.  前記一方端部と前記内部電極とが離間して形成された間隙に前記はんだが充填されることを特徴とする請求項7に記載の抵抗器。
  9.  前記抵抗体は前記一対の内部電極それぞれの外周を取り囲むように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の抵抗器。
  10.  前記抵抗体は前記一対の内部電極間を跨ぐように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の抵抗器。
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