WO2021044876A1

WO2021044876A1 - 抵抗器、その製造方法及び抵抗器を備えた装置

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Publication number: WO2021044876A1
Application number: PCT/JP2020/031622
Authority: WO
Inventors: 信吾藤原; 裕司十文字
Original assignee: Ｓｅｍｉｔｅｃ株式会社
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2021-03-11
Also published as: KR20220054306A; JP6987305B2; US20220301750A1; JPWO2021044876A1; DE112020004197T5; CN114365240A

Abstract

絶縁性を確保するとともにダメージを抑制して信頼性の高い抵抗器、その製造方法及び抵抗器を備えた装置を提供する。　抵抗器（１）は、抵抗体（２）と、前記抵抗体（２）に形成された少なくとも一対の電極層（３ａ）、（３ｂ）と、を具備し、前記電極層（３ａ）、（３ｂ）の少なくとも一方において、当該電極層（３ａ）、（３ｂ）の形成領域のうち、周縁部を除く領域にトリミング用の除去部（１１）が形成されている。抵抗体（２）は、例えば、感温抵抗体である。

Description

抵抗器、その製造方法及び抵抗器を備えた装置

　本発明は、感温抵抗器等の抵抗器、抵抗器の製造方法及び抵抗器を備えた装置に関する。

　例えば、感温抵抗器としてのサーミスタの示す抵抗値は、サーミスタの構成材料や材料の混合比、製造条件及び大きさ等に依存している。そのため、サーミスタが示す抵抗値は、ばらつきが生じやすい。

　そこで、サーミスタが示す抵抗値のばらつきを補正して、ばらつきを少なくするため、レーザー照射やサンドブラスト法によって、サーミスタの電極面やサーミスタ本体の一部を削ってトリミングする方法が採られている。

特開昭５６－５４３２１号公報特開昭５７－２０６００３号公報特開平２－５８８０３号公報特開平６－７７００７号公報特開２００４－２２６７２号公報

　しかしながら、特許文献１に示されたサーミスタは、図１４及び図１５に示すように電極の周縁部をトリミングするものである。図１４は、サーミスタ本体の平面を示し、図１５は、図１４中、Ｘ－Ｘ線に沿う断面を示している。サーミスタ本体１０はサーミスタ材料で形成されていて、両面に電極１０ａ、１０ｂが形成されている。また、電極１０ａの周縁部はトリミングにより除去１０ｃされている。

　このトリミングによりサーミスタが示す抵抗値を大きくして、ばらつきを補正しようとするものであるが、トリミングに際し電極１０ａの金属成分が飛散し、サーミスタ本体１０が露出する側面１０ｄに付着して電極１０ａ、１０ｂ間にショートが発生したり、マイグレーションが発生したりして絶縁性が低下する虞が生じる。
　また、特許文献２に示されたサーミスタは、サーミスタ本体をトリミングにより除去するものであり、サーミスタ本体のダメージが大きくなる課題が生じる。

　本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、絶縁性を確保するとともにダメージを抑制して信頼性の高い抵抗器、その製造方法及び抵抗器を備えた装置を提供することを目的とする。

　本発明の実施形態による抵抗器は、抵抗体と、前記抵抗体に形成された少なくとも一対の電極層と、を具備し、前記電極層の少なくとも一方において、当該電極層の形成領域のうち、周縁部を除く領域にトリミング用の除去部が形成されていることを特徴とする。

　かかる発明によれば、絶縁性を確保して信頼性の高い抵抗器を提供することができる。なお、抵抗器は、特性にかかわらず抵抗を有していればよく、単に電気的な抵抗を有するもの、感温抵抗器としての負の温度係数又は正の温度係数を有するサーミスタ、バリスタ等が含まれる。
　本発明の実施形態による抵抗器を備えた装置は、前記抵抗器が備えられていることを特徴とする。

　抵抗器は、エアコン、冷蔵庫、給湯器等の家電機器、自動車等の車載機器の高精度の制御が必要な各種装置に好適に備えられ適用することができる。格別適用される装置が限定されるものではない。

　本発明の実施形態による抵抗器の製造方法は、一対の電極層が形成された抵抗体を有する抵抗器の製造方法であって、前記電極層の形成領域のうち、周縁部を残して周縁部を除く領域にトリミング用の除去部を形成して抵抗値を調整する工程を含んでいることを特徴とする。

　トリミング用の除去部の形成は、レーザー加工機によるレーザー光を用いるのが好適であるが、例えば、サンドブラスト法やブレードを用いて行ってもよく、除去部の形成手段が格別限定されるものではない。

　本発明の実施形態によれば、絶縁性を確保するとともにダメージを抑制して信頼性の高い抵抗器、その製造方法及び抵抗器を備えた装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る抵抗器を示す斜視図である。同抵抗器を示す平面図である。図２中、Ｘ－Ｘ線に沿う断面図である。同抵抗器にリード線を接続する状態を示す斜視図である。同抵抗器にリード線を接続する状態を示す正面図である。同抵抗器にリード線を接続する状態を示す側面図である。同抵抗器を封止した状態を示す斜視図である。同抵抗器にリード線を接続した後の状態を示す断面図である。同抵抗器にリード線を接続した後の半田付けよるフィレットの状態を示す写真であり、図９（ａ）は本実施形態を示し、図９（ｂ）は比較例を示している。トリミング用の除去部の面積と抵抗値の変化との関係を示すグラフである。トリミング用の除去部の変形例を示す平面図である。同抵抗器とは異なるタイプの抵抗器を示す斜視図である（実施例１）。同抵抗器とは異なるタイプの抵抗器を示す平面図及び側面図である（実施例２）。従来例の抵抗器を示す平面図である。図１４中、Ｘ－Ｘ線に沿う断面図である。

　以下、本発明の実施形態に係る抵抗器について模式的に示した図１乃至図３を参照して説明する。図１は、抵抗器を示す斜視図であり、図２は、抵抗器を示す平面図であり、図３は、図２中、Ｘ－Ｘ線に沿う断面図である。なお、各図では、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

　図１に示すように抵抗器１は、感温性能を有するサーミスタであり、感温抵抗体としての感温焼結体２と、この感温焼結体２の両面に形成された一対の電極層３ａ、３ｂとを備えている。また、電極層３ａ、３ｂの少なくとも一方にはトリミング用の除去部１１が形成されている。

　感温焼結体２は、略直方体形状に形成されていて、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、イットリウム(Ｙ)、クロム(Ｃｒ)、銅(Ｃｕ)、亜鉛(Ｚｎ)等の遷移金属元素の中から選ばれる２種あるいはそれ以上の元素から構成され、結晶構造を有する複合金属酸化物を主成分として含む酸化物のサーミスタ材料で構成される。また、特性向上等のために副成分が含有されていてもよい。主成分、副成分の組成及び含有量は、所望の特性に応じて適宜決定することができる。

　また、感温焼結体２は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等の珪素（Ｓｉ）系セラミクスから構成されていてもよい。さらに、感温焼結体２の形状は、略直方体形状に限らず、円盤状や多角形の形状等、適宜選択することができる。

　一対の電極層３ａ、３ｂは、感温焼結体２の一面と、この一面に対向する他面の略全面に積層されて形成されている。電極層３ａ、３ｂは、銀(Ａｇ)、金(Ａｕ)、白金(Ｐｔ)、パラジウム(Ｐｄ)、オスミウム(Ｏs)、酸化イリジウム(ＩｒＯ_２)、酸化ロジウム(Ｒｈ_２Ｏ_３)、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）等の貴金属又は貴金属酸化物を含有している。電極層３ａ、３ｂの厚さ寸法は１μｍ程度である。

　電極層３ａ、３ｂの一面側（電極層３ａ）には、トリミング用の除去部１１が形成されている。トリミング用の除去部１１は、レーザー加工機を用いてレーザー光を照射することにより形成されている。具体的には、電極層３ａ、３ｂの形成領域は、感温焼結体２における両面の略全面であり、トリミング用の除去部１１は、一面側（電極層３ａ）であって、前記形成領域のうち、周縁部を残して周縁部を除く領域に形成されている。

　本実施形態ではトリミング用の除去部１１は、電極層３ａの形成領域の略中央部に図示上、縦方向に直線状に形成されている。したがって、トリミング用の除去部１１は、少なくとも電極層３ａの形成領域における最外周縁の端部に至らず、端部を除去することなく形成される。

　さらに詳しくは、トリミング用の除去部１１における深さ寸法は、電極層３ａを超えて抵抗体である感温焼結体２まで至り、感温焼結体２の上面の一部が除去された状態となっている。因みに、抵抗器１の厚さ寸法は２４０μｍ～３６０μｍ程度であり、３００μｍに設計されている。また、除去部１１の幅寸法は２０μｍ～８０μｍ程度、深さ寸法は５μｍ～１８０μｍ程度である。なお、深さ寸法は、厚さ寸法の５０％以内に設定することが好ましい。

　このような構成によれば、抵抗器１の抵抗値は、主として電極層３ａ、３ｂの面積に反比例するので、適宜トリミング用の除去部１１の長さ寸法や幅寸法等を調整し、面積を調整して、トリミング用の除去部１１を形成することができる。これにより抵抗器１の抵抗値を調整して、各抵抗器１のばらつきを補正することが可能となる。

　また、トリミング用の除去部１１は、電極層３ａ、３ｂの形成領域のうち、周縁部を残して周縁部を除く領域に形成されているので、既述の従来のように、トリミング用の除去部１１を形成するに際し、電極層３ａ、３ｂの金属成分が飛散し、感温焼結体２が露出する側面に付着するのを回避できる。したがって、絶縁性を確保して信頼性を高めることが可能となる。

　なお、トリミング用の除去部は、電極層から感温焼結体まで除去して形成するのが好ましいが、感温焼結体までには至らないで電極層のみを除去するようにしてもよい。また、トリミング用の除去部は、電極層の両面に形成するようにしてもよく、除去部の形態（形状）は直線状、曲線状、ドット状や円形状等に形成することができ、格別形態が限定されるものではない。また、除去部の直線状の本数を複数にしたり、ドットの数を選定したり、円形状の大きさを変更したりして、除去部の面積を調整することができる。

　次に、図４乃至図９を参照して上記抵抗器１にリード線を接続する状態について説明する。図４乃至図６は、抵抗器にリード線を接続する前の状態を示し、図４は斜視図、図５は正面図、図６は側面図である。また、図７は、抵抗器にリード線を接続した後、抵抗器を封止した状態を示し、図８は、抵抗器にリード線を接続した状態を示す断面図である。

　図４乃至図６に示すように、リード線４は一対であり、その先端部が電極層３ａ、３ｂに接触するように折曲されて接合部４１となっている。リード線４は、例えば、断面四角形状であり、その材料には錫めっきの４２アロイが好適に用いられる。リード線４の材料としては、銅(Ｃｕ)、鉄（Ｆｅ）、クロム(Ｃｒ)、ニッケル（Ｎｉ）、アルミ（Ａｌ）、亜鉛(Ｚｎ)、チタン（Ｔｉ）又はこれらの少なくとも１種を含む合金を用いることができる。このようなリード線４の接合部４１は、電極層３ａ、３ｂに半田付けによって接合され電気的に接続される。

　図７に示すように、リード線４が接続された抵抗器１は封止材５によって封止されるようになっている。封止材５は、感温焼結体２及びリード線４の接続部を被覆して保護するものであり、耐熱温度の高いエポキシ樹脂等の絶縁樹脂が用いられる。これにより感温焼結体２及びリード線４の接続部は、高温の環境下で使用される場合にも効果的に保護される。

　図８に示すように、抵抗器１の電極層３ａ、３ｂにリード線４が半田付けによる半田付け部６によって接合され電気的に接続される。なお、図８においては、封止材５の図示は省略している。
　リード線４は、トリミング用の除去部１１を跨ぐようにして配置され半田付けされる。このため、リード線４の接続を確実にすることができる。

　また、トリミング用の除去部１１の形成に際し、電極層３ａの金属成分などの導電性物質Ｍが飛散し、除去部１１の底部に付着する場合がある。この場合、仮に、除去部１１が電極層３ａのみであると、電極層３ａの厚さ寸法は１μｍ程度と薄いため、半田付け部６が熱膨張で形状が変化すると、半田材料が除去部１１に侵入して抵抗値が変化してしまう可能性がある。しかしながら、本実施形態では、トリミング用の除去部１１は、電極層３ａから感温焼結体２まで除去して形成されているので、例え、半田付け部６が熱膨張で形状が変化しても、半田材料が除去部１１の底部に付着した金属酸化物成分及び金属成分などの導電性物質Ｍに触れるのを抑制することができる。したがって、抵抗値が変化してしまうという不具合を防止することができる。

　さらに、図９を併せて参照して半田付けによるフィレットについて説明する。図９は、図６の矢印Ａ方向から見て示す写真である。図９（ａ）に示すように本実施形態では、半田付けよるフィレット、つまり、半田付け部６の裾広がりの形状が左右略均等で良好な形状をなしている。これに対し、図９（ｂ）に示す比較例では、図１４及び図１５に示すように電極の周縁部はトリミングにより除去されているため、フィレットの片側は半田が付着しない凹んだ形状Ｒｓに形成される。したがって、比較例では導通不良や抵抗器１０の脱落等の不具合が生じる虞がある。

　本実施形態では、トリミング用の除去部１１が形成されていないものと同等な良好な形状のフィレットを形成することができ、導通不良や抵抗器１の脱落等の不具合を回避することができる。

　次に、図１０を参照して、トリミング用の除去部１１の面積と抵抗値の変化（調整）との関係について説明する。具体的には、トリミング用の除去部１１の面積は、直線状の除去部１１の本数で表わしており、抵抗値の変化（調整）は、抵抗値シフトΔＲとして抵抗値の増加の比率を表している。したがって、横軸はトリミング本数［本］を示し、縦軸は抵抗値シフトΔＲ［％］を示している。

　抵抗器の試料として、Ｎｏ．１～Ｎｏ．５の５つの試料を用意し、抵抗値の増加の比率を測定した。Ｎｏ．１～Ｎｏ．５の試料は、平面図を示しており、直線状の除去部１１の本数が各１本～５本に形成されたものである。

　図に示すように、除去部１１の本数に比例して抵抗値が増加することが分る。つまり、除去部１１の面積が増加することにより、抵抗値が増加することになる。したがって、除去部１１の面積を調整することにより、抵抗値を調整して、抵抗器１の抵抗値のばらつきを補正することができる。

　なお、図１１は、トリミング用の除去部１１の変形例を示している。図１１は抵抗器を示す平面図であり、トリミング用の除去部１１をドット状に形成したパターンを示している。ドット状の除去部１１が複数列、具体的には３列に亘って形成されている。このようなパターンにおいても上記の実施形態と同様な効果を奏することができる。
　次に、本実施形態の抵抗器の製造方法、具体的にはトリミングによる抵抗値の調整方法について説明する。
　一対の電極層３ａ、３ｂが形成された抵抗体としての感温焼結体２において、トリミング用の除去部１１を形成して抵抗値を調整する。

　このトリミング用の除去部１１を形成するに際しては、レーザー加工機を用いてレーザー光を照射して形成する。したがって、電極層３ａ、３ｂの形成領域のうち、周縁部を残して周縁部を除く領域に、レーザー光を照射してトリミング用の除去部１１を形成して抵抗値を調整する工程を含んでいる。

　なお、レーザー加工機には、ＸＹ軸サーボモータが搭載されていて、このＸＹ軸サーボモータは制御装置により制御されて、ＸＹ軸サーボモータの駆動によりレーザー照射ヘッドがＸＹ軸方向に移動するようになっている。したがって、トリミング用の除去部１１の形態（形状）の選択の自由度を高めることが可能となる。

　また、トリミング用の除去部１１の形成は、レーザー光を用いるのが好適であるが、例えば、サンドブラスト法やブレードを用いて行ってもよく、形成手段が格別限定されるものではない。

　続いて、図１２及び図１３を参照して、上記実施形態とは異なるタイプの抵抗器について説明する。図１２は抵抗器の斜視図を示しており、図１３は抵抗器の平面図及び側面図を示している。なお、上記実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　（実施例１）

　図１２において、感温焼結体２の両面を覆うように図示上、一面から長手方向の４面に延出して電極層３ａ、３ｂが形成されている。そして、一面の電極層３ａには、複数の円形状のトリミング用の除去部１１が形成されている。つまり、電極層３ａの一面及び一面から長手方向に延出する４面を含む形成領域のうち、周縁部を除く領域にトリミング用の除去部が形成されている。なお、感熱焼結体２の長手方向の４面はガラス被膜等で絶縁被覆されていてもよい。この場合、感温焼結体２の露出部はガラス被膜等で絶縁被覆される状態となる。
　（実施例２）

　図１３においては、リード線４が接続された抵抗器１が封止材として絶縁樹脂である樹脂フィルム５ａによって封止されたものを示している。樹脂フィルム５ａは抵抗器１及びリード線４の一部を含んで被覆して保護するものである。樹脂フィルム５ａは、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムが好適に用いられる。
　以上のような各実施例によれば、上記の実施形態と同様な効果を奏することができる。

　なお、抵抗器は、特性にかかわらず抵抗を有していればよく、単に電気的な抵抗を有するもの、感温抵抗器としての負の温度係数又は正の温度係数を有するサーミスタ、バリスタ等が含まれる。

　上記抵抗器は、エアコン、冷蔵庫、給湯器等の家電機器、自動車等の車載機器の高精度の制御が必要な各種装置に好適に備えられ適用することができる。格別適用される装置が限定されるものではない。

　なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・・・・・抵抗器
２・・・・・・・抵抗体（感温焼結体）
３ａ、３ｂ・・・電極層
４・・・・・・・リード線
５・・・・・・・封止材
６・・・・・・・半田付け部
１１・・・・・・トリミング用の除去部

Claims

　抵抗体と、
　前記抵抗体に形成された少なくとも一対の電極層と、
　を具備し、
　前記電極層の少なくとも一方において、当該電極層の形成領域のうち、周縁部を除く領域にトリミング用の除去部が形成されていることを特徴とする抵抗器。
　抵抗体は、感温抵抗体であることを特徴とする請求項１に記載の抵抗器。
前記トリミング用の除去部は、深さ寸法が前記電極層から前記抵抗体まで除去して形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の抵抗器。
前記トリミング用の除去部は、直線状又は曲線状の形態であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の抵抗器。
前記トリミング用の除去部は、ドット状の形態であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の抵抗器。
　前記一対の電極層には、リード線が半田付けによって接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の抵抗器。
　前記リード線は、前記トリミング用の除去部を跨ぐようにして接続されていることを特徴とする請求項６に記載の抵抗器。
　前記抵抗体及びリード線の接続部は、絶縁樹脂の封止材によって被覆されていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の抵抗器。
　請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載された抵抗器が備えられていることを特徴とする抵抗器を備えた装置。
　一対の電極層が形成された抵抗体を有する抵抗器の製造方法であって、
　前記電極層の形成領域のうち、周縁部を残して周縁部を除く領域にトリミング用の除去部を形成して抵抗値を調整する工程を含んでいることを特徴とする抵抗器の製造方法。
　請求項１０に記載の抵抗器の製造方法において、
　ＸＹ軸サーボモータが搭載されているレーザー加工機が用いられることを特徴とする抵抗器の製造方法。