JP2009088368A - 低抵抗チップ抵抗器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 表電極膜と端面電極膜との重なり部分が十分に確保されて電極としての信頼性が得られ、しかも、分割溝に沿った絶縁基板の分割が比較的容易であり、分割したときにバリが生じ難くい低抵抗チップ抵抗器の製造方法を提供する。
【解決手段】 チップ抵抗器１０は、下層１２ａ、中間層１２ｂ及び上層１２ｃからなる三層構造で表電極膜１２を形成するものであり、表電極膜１２は銅を主成分とする材料から構成し、下層１２ａは一次方向の分割溝１１ａを跨ぎ、且つ二次方向の分割溝１１ｂから離間するように形成し、中間層１２ｂは一次及び二次方向の分割溝１１ａ，１１ｂから離間し、且つ表電極膜下層１２ａよりも厚く形成し、さらに、上層１２ｃは一次及び二次方向の分割溝１１ａ，１１ｂから離間し、ここに端面電極膜１６及び電極めっき膜１７を設け、抵抗体膜１３及び保護膜１４よりも高くなるように形成することを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、低抵抗チップ抵抗器の製造方法に関し、特に、フェースダウン実装される低抵抗のチップ抵抗器の製造方法に関する。

チップ抵抗器を製造する慣用の方法として、最初に、分割溝が刻設されたアルミナ製の絶縁基板において分割溝を跨ぐように表電極膜を形成し、次に、両表電極膜間を接続するように抵抗膜を形成するものがある。ここで、表電極膜は、銀粉、ガラス粉、ビヒクル及び溶剤等が混練されてなる銀ペーストを用いて、スクリーン印刷法でアルミナ基板に印刷し、これを乾燥させた後にピーク温度８５０℃程度で焼成して形成する。また抵抗膜は、銀粉、パラジウム粉、ガラス粉、ビヒクル及び溶剤等が混練されてなる抵抗ペーストを用いて、表電極膜と同様に、スクリーン印刷、乾燥、焼成を行うことにより形成する。

しかしながら、上述の製造方法により、５０ｍΩ以下でＴＣＲ３００×１０^-6／℃のチップ抵抗器を製造することは容易ではない。これを実現するために、面積抵抗０.１Ω／□である抵抗ペーストを使用し、焼成後の抵抗膜の膜厚を２０μｍ程度に形成することが考えられるが、この方法では、低抵抗チップ抵抗器の厚さが規定の寸法より厚くなってしまうという問題があった。さらに電極部の抵抗値を小さくする必要がある。

このような課題を解決するために、表電極膜及び抵抗膜に銅系厚膜を適用することが考えられている。
例えば、膜厚１２μｍで面積抵抗２ｍΩ／□を実現しようとするとき、銅系厚膜を適用する場合、そのペーストの組成は、例えば、銅粉７５〜８５％、ガラス粉１〜５％、ビヒクル及び溶剤１０〜２４％になる。これに対し、従来の銀系厚膜を適用する場合、そのペーストの組成は、例えば、銀粉７０％、ガラス粉９％、ビヒクル及び溶剤２１％になる。
両者を比較すると、銅系厚膜では、ガラス粉の含有率が５％程度少なくなる一方で、導電粉（銅粉又は銀粉）の含有率が５％程度多くなる。したがって、銅系厚膜を適用することにより、上述したチップ抵抗器の製造方法と同様に、絶縁基板の分割溝を跨ぐ表電極膜を形成した場合には、銀系厚膜に比べて、分割溝に沿った絶縁基板の切断が容易でなくなるという問題が生じてしまう。

ところで、低抵抗かつ低ＴＣＲのチップ抵抗器を実現する際に阻害要因となる、端面電極の抵抗値の影響を低減するため、抵抗膜の在る面を回路基盤の部品搭載面に向けて実装されるチップ抵抗器が知られており、このようなフェースダウン実装されるチップ抵抗器において、抵抗膜を、銅／ニッケル合金を主成分とする材料から構成するものが特許文献１及び２に記載されている。

特許文献１のチップ抵抗器は、セラミック基板下面の長手方向両端部に一対の嵩上げ下地部が設けられ、これらの嵩上げ下地部の少なくとも一部を覆うように一対の第１電極層が設けられ、一対の第１電極層どうしを橋絡するように銅／ニッケル合金を主成分とする抵抗体が形成され、一対の第１電極層を覆うようにそれぞれ第２電極層が形成され、さらに、抵抗体を覆うように保護層が設けられたものである。またセラミック基板の両端面には、基板上面に設けられた上部電極層と、第１電極層及び第２電極層とを接続すべく、それぞれ端面電極が形成され、この端面電極がめっき層により覆われている。

また特許文献２には、低抵抗かつ低ＴＣＲな銅／ニッケル合金を主成分とする抵抗体がセラミック基板の下面に形成され、この抵抗体の長手方向両端部を覆うように第１電極層及び第２電極層が２層構造で設けられ、抵抗体を覆うように絶縁性の保護層が設けられ、セラミック基板の上面両端には上部電極層が設けられたチップ抵抗器が記載されている。この上部電極層と、第１電極層及び第２電極層とは、それぞれセラミック基板の両端面に設けられた端面電極により接続されている。
特開２００７−８８１６１号公報 特開２００７−８８１６２号公報

特許文献１の第００１８段落には、「第１および第２電極層４，６は各チップ領域の周縁と重なり合わないように印刷されるため、これら両電極層４，６が大判基板の分割用ブレイク溝に入り込む虞は少ない」と記載されており、また特許文献２の第００１７段落にも同様な記載がある。
このように分割用ブレイク溝に電極層の材料が入り込んでない場合、例えば、銅を主成分とする材料から電極層を構成したとしても、一次分割して短冊状基板を形成したときに、バリを生じないという利点が得られる。
しかしながら、分割用ブレイク溝に電極層の材料が全く入り込んでない短冊状基板の両端面に対し、スパッタリングを施して端面電極膜を形成した場合には、第１電極層及び第２電極層の端辺と、端面電極膜との重なり部分が少なくなってしまう虞がある。このように十分な重なり部分が得られない場合、この重なり部分における抵抗値が高くなってしまい、チップ抵抗器の低抵抗化が困難になる。

本発明は、上記課題を解決しようとするものであり、その目的は、表電極膜と端面電極膜との重なり部分が十分に確保されて電極としての信頼性が得られ、しかも、銅を主成分とする材料により表電極膜を構成した場合であっても、分割溝に沿った絶縁基板の分割が比較的容易であり、分割したときにバリが生じ難くい低抵抗チップ抵抗器の製造方法を提供することである。

本発明では、以下に記載する（１）及び（２）の手段により上記課題が解決される。

（１）矩形に区画するように一次方向及び二次方向の分割溝が表裏面に刻設された絶縁基板の表面に、前記一次方向の分割溝を跨ぎ、且つ前記二次方向の分割溝から離間するように表電極膜下層を形成する表電極膜下層形成工程と、当該表電極膜下層上において前記絶縁基板の一次及び二次方向の分割溝から離間し、且つ前記表電極膜下層よりも厚く表電極膜中間層を形成する表電極膜中間層形成工程と、当該表電極膜中間層どうしを接続し、これらの一部を覆う抵抗体膜を形成する抵抗体膜形成工程と、前記表電極膜中間層上において前記絶縁基板の一次及び二次方向の分割溝から離間し、前記抵抗体膜に接触せず、且つ前記抵抗体膜よりも高くなるように表電極膜上層を形成する表電極膜上層形成工程と、前記抵抗体膜の抵抗値調整のためのトリミング溝を刻設するトリミング溝刻設工程と、前記抵抗体膜を覆うように保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記絶縁基板を一次方向の分割溝に沿って短冊状に分割する一次分割工程と、前記絶縁基板の左右端面を覆い裏電極膜及び表電極膜下層のそれぞれ一部に重畳するように、スパッタ法により端面電極膜を形成する端面電極膜形成工程と、前記絶縁基板を二次方向の分割溝に沿ってチップ状に分割する二次分割工程と、前記裏電極膜、表電極膜下層、表電極膜中間層、表電極膜上層及び端面電極膜を覆うように電極めっき膜を形成する電極めっき膜形成工程とを備え、前記表電極膜下層、表電極膜中間層、表電極膜上層及び前記抵抗体膜は、少なくともＣｕ及びＳｉＯ₂を含むガラス粉からなるペースト材料の焼成により形成することを特徴とする低抵抗チップ抵抗器の製造方法。

（２）前記表電極膜下層は５〜１０μｍの膜厚に形成し、前記表電極膜中間層は１５〜２０μｍの膜厚に形成することを特徴とする前記（１）に記載の低抵抗チップ抵抗器の製造方法。

本発明において、表電極膜下層の膜厚は、絶縁基板の表面における一次方向の分割溝の深さ及び幅と比較して薄く形成すれば良く、これにより、絶縁基板は一次方向の分割溝に沿って分割し易くなり、且つ端面に生じるバリを抑制することができる。
例えば、絶縁基板の汎用品として用いられているものに、表面の一次方向の分割溝の深さが１７０〜２３０μｍ程度、分割溝の最大幅が１０〜３０μｍ程度に形成されたのものがあり、このような絶縁基板を用いる場合、表電極膜下層の膜厚は、前記（２）の製造方法における５〜１０μｍ程度を推奨することができる。
なお、スクリーン印刷法により表電極膜下層を形成する場合、その膜厚を薄くしすぎると、印刷したパターンにカスレが発生する可能性があり、これを考慮して上述のように５〜１０μｍ程度の厚膜にすることが好ましい。

本発明の低抵抗チップ抵抗器の製造方法において、表電極膜下層は、絶縁基板上に刻設された一次方向の分割溝を跨ぐように形成する一方で、表電極膜中間層及び表電極膜上層は、一次及び二次方向の分割溝から離間するように形成するものであるため、これら三層構造の表電極膜は銅を主成分とする材料から形成されるものであるにも拘わらず、一次方向の分割溝に沿った絶縁基板の分割は容易になり、この分割端面に生じるバリを抑制することも可能になり、さらに、三層構造からなる表電極膜における導体抵抗を低減し、チップ抵抗器の低抵抗化を可能にする。
また本発明の製造方法によれば、三層構造からなる表電極膜のうち、表電極膜下層は、表電極膜中間層及び表電極膜上層よりも薄く形成され、一次分割された後も一次方向の分割溝であった面にそのまま残されるため、端面電極は、表電極膜下層に対して十分な重なり面を確保することができて、電極としての信頼性の低下を防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は本発明により製造されるチップ抵抗器１０の断面図である。
チップ抵抗器１０は、アルミナ等から成る絶縁基板１１の表面の両端に、銅を主成分とする表電極膜１２が下層１２ａ、中間層１２ｂ及び上層１２ｃの三層から形成され、両端の表電極膜１２間に銅を主成分とする抵抗体膜１３が形成され、抵抗体膜１３にはトリミング溝１３ａが設けられ、抵抗体膜１３の上にエポキシ樹脂材料を主成分とする保護層１４が形成され、絶縁基板１１の裏面の両端に裏電極膜１５が形成され、裏電極膜１５と表電極膜下層１２ａとを接続するように絶縁基板１１の両端面に端面電極膜１６が形成され、銅、ニッケル及びスズからなる電極めっき膜１７が端面電極膜１６、裏電極膜１５及び表電極膜１２を被覆するように形成されている。

次に、図２乃至図４を参照して本発明のチップ抵抗器の製造方法について説明する。
図２（ａ）〜（ｃ）は絶縁基板の表側から見た平面図であり、図２（ｄ）〜（ｆ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ部分を切断した断面図である。
最初に、図２（ａ）（ｄ）に示したように、絶縁基板１１の表面に表電極膜下層１２ａを形成する。
絶縁基板１１の表裏面には、矩形に区画するように一次方向及び二次方向に分割溝１１ａ，１１ｂが刻設され、特に、一次方向の分割溝１１ａは２００μｍ程度の深さに形成される。また表電極膜下層１２ａの材料としては、Ｃｕ及びＳｉＯ₂を含むペーストを使用することが可能であり、さらに詳細には、Ｃｕ粉が７５〜８５％、ＳｉＯ₂を含むガラス粉が１〜５％、ビヒクル及び溶剤が１０〜２４％程度の割合で混練りされたペーストを使用することができる。
このようなペーストをスクリーン印刷法により、図２（ａ）（ｄ）に示したパターン、すなわち、一次方向の分割溝１１ａを跨ぎ、且つ二次方向の分割溝１１ｂから離間するようなパターンで絶縁基板１１に印刷し、窒素雰囲気中においてピーク温度９００℃程度で焼成し、膜厚５〜１０μｍ程度の表電極膜下層１２ａを形成する。この表電極膜下層１２ａの膜厚は、一次方向の分割溝１１ａの深さ２００μｍに比較して極めて薄いものであるため、表電極膜下層１２ａは、図２（ｄ）に示したように分割溝１１ａの表面に沿った断面形状で形成される。

次に、表電極膜下層１２ａの上に表電極膜中間層１２ｂを形成する。
表電極膜中間層１２ｂは、表電極膜下層１２ａと同じペースト材料を使用し、スクリーン印刷法により、図２（ｂ）（ｅ）に示したパターン、つまり、一次方向の分割溝１１ａ及び二次方向の分割溝１１ｂから離間するようなパターンで印刷し、窒素雰囲気中においてピーク温度９００℃程度で焼成し、膜厚１５〜２０μｍ程度に形成する。表電極膜中間層１２ｂは、チップ抵抗器１０の抵抗値に応じて両端の表電極膜１２の間隔を調節する機能を有するものである。
表電極膜中間層１２ｂは、表電極膜下層１２ａよりも大きな膜厚で形成されるものであるが、どの程度まで厚くするかは、表電極膜１２自体の抵抗値として許容される範囲に応じて適宜決められる。

次に、抵抗体膜１３を、図２（ｃ）（ｆ）に示したように形成する。
抵抗体膜１３の材料としては、例えば、銅粉、ニッケル粉の混合粉や合金粉と鉛フリーのガラス、ビヒクル、溶剤からなるペーストを使用することができる。このようなペーストをスクリーン印刷法により、図２（ｃ）（ｆ）に示したパターン、すなわち、表電極膜下層１２ａ及び二次方向の分割溝１１ｂから離間し、表電極膜中間層１２ｂの一部を覆い、且つ表電極膜中間層１２ｂの間の絶縁基板１１上を覆うようなパターンで印刷し、窒素雰囲気中においてピーク温度９００℃で焼成することにより形成する。

抵抗体膜１３を形成した後、図３（ａ）に示したように、表電極膜中間層１２ｂの上に表電極膜上層１２ｃを形成する。表電極膜上層１２ｃは、表電極膜下層１２ａと同じペースト材料を使用し、スクリーン印刷法により、一次方向の分割溝１１ａ及び二次方向の分割溝１１ｂから離間し、かつ抵抗体膜１３からも離間する配置で印刷し、窒素雰囲気中においてピーク温度９００℃程度で焼成し、膜厚１０〜１５μｍ程度に形成する。
ここで、表電極膜上層１２ｃを抵抗体膜１３から離間した理由は、これらが重なることにより表電極膜上層１２ｃの表面に高低差ができることを防止し、チップ抵抗器１０をフェースダウン実装に適した形状にするためである。
また表電極膜上層１２ｃは、チップ抵抗器１０を回路基盤にフェースダウン実装するときに、部品搭載面に接触するものであるため、これに適応できるように、電気めっき層形成後、保護膜１４より高く形成するための補助として形成される。これは、電気めっき層のみにより保護膜１４より高く形成しようとすると、チップ抵抗器１０の横方向の寸法が規定した値を超える可能性があるからである。
以上のように表電極膜下層１２ａ、表電極膜中間層１２ｂ及び表電極膜上層１２ｃの三層構造から表電極膜１２が構成され、この表電極膜１２は、抵抗体膜１３及び保護膜１４よりも膜厚が１０〜２５μｍ程度薄く形成されるものであるが、ここに膜厚が１５〜３０μｍである電気めっき層１７を形成することにより、この電気めっき層１７を保護膜１４よりも高く形成することができる。また一次方向の分割溝１１ａには比較的薄く形成された表電極膜上層１２ｃのみが重畳されるため、表電極膜１２が銅を主成分とする材料から形成されるものであるにも拘わらず、絶縁基板１１は一次方向に分割し易いものとなる。
表電極膜上層１２ｃを形成した後、抵抗値を計測しながら、抵抗体膜１３の表面をトリミングして溝１３ａを形成し、抵抗体膜１３を所望の抵抗値に調整する。

次に、図３（ｂ）に示したように、保護膜１４及び裏電極膜１５を形成する。
保護膜１４は、エポキシ樹脂を主成分とするペースト材料を使用し、スクリーン印刷法により、トリミング溝１３ａの形成された抵抗体膜１３を覆い、両端の表電極膜上層１２ｃの間を埋めるような配置で印刷し、ほぼ２００℃程度で焼付ける。保護膜１４は、トリミング溝１３ａを覆うために十分な膜厚が必要であり、２層印刷を行う。これにより保護膜１４のほうが表電極上層１２ｃよりも１０〜２５μm程度高く形成される。
また裏電極膜１５は、銀を主成分とする導電性樹脂ペースト材料を使用し、スクリーン印刷法により、一次方向及び二次方向の分割溝１１ａ，１１ｂを跨ぐような配置で印刷し、ほぼ２００℃程度で焼付けをする。銅系厚膜に比べ、分割時のバリが少なく、割れ性が良好であるという理由から、裏電極膜１５は、一次方向及び二次方向の分割溝１１ａ，１１ｂを跨ぐような配置で形成される。

保護膜１４及び裏電極膜１５を形成した後、絶縁基板１１を一次方向の分割溝１１ａに沿って分割することにより、短冊状の中間加工品を形成する。このとき、一次方向の分割溝１１ａには比較的薄く形成された表電極膜下層１２ａのみが重畳されているため、この表電極膜下層１２ａが銅を主成分とする材料から形成されたものであるにも拘わらず、絶縁基板１１の一次方向の分割は容易に行うことができて、しかも、バリの発生が抑制される。
短冊状中間加工品の短辺方向の断面が図４（ａ）であり、これに示したように、表電極膜下層１２ａが一次方向の分割溝１１ａであった面にまで回り込んで付着している。

次に、短冊状中間加工品の長手方向の両端面に、スパッタ法により、クロム膜とニッケル膜との二層構造からなる端面電極１６を形成する。この端面電極１６の形成後の断面が図４（ｂ）である。

端面電極１６を形成した後、二次方向の分割溝１１ｂに沿って分割することによりチップ状中間加工品に形成し、さらに、このチップ状中間加工品にＣｕ、Ｎｉ及びＳｎの三層構造からなる電気めっき層１７を形成すればチップ抵抗器１０が完成する。Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎの電気めっき層１７は、保護膜１４よりも５〜２０μｍ程度高くなるように形成され、チップ抵抗器１０を回路基板にフェースダウン実装したときに、保護膜１４と回路基板面との間に隙間ができるようにされる。

本発明により製造されるチップ抵抗器の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明のチップ抵抗器の製造方法を構成する各工程を示す平面図であり、（ｄ）〜（ｆ）は、これら各工程における断面図である。 （ａ）（ｂ）は、図２に引き続いて行われる各工程を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図３に引き続いて行われる各工程を示す断面図である。

符号の説明

１０ チップ抵抗器
１１ 絶縁基板
１２ 表電極膜
１２ａ 表電極膜下層
１２ｂ 表電極膜中間層
１２ｃ 表電極膜上層
１３ 抵抗体膜
１３ａ トリミング溝
１４ 保護層
１５ 裏電極膜
１６ 端面電極膜
１７ 電極めっき膜

Claims (2)

1. 矩形に区画するように一次方向及び二次方向の分割溝が表裏面に刻設された絶縁基板の表面に、前記一次方向の分割溝を跨ぎ、且つ前記二次方向の分割溝から離間するように表電極膜下層を形成する表電極膜下層形成工程と、
   当該表電極膜下層上において前記絶縁基板の一次及び二次方向の分割溝から離間し、且つ前記表電極膜下層よりも厚く表電極膜中間層を形成する表電極膜中間層形成工程と、
   当該表電極膜中間層どうしを接続し、これらの一部を覆う抵抗体膜を形成する抵抗体膜形成工程と、
   前記表電極膜中間層上において前記絶縁基板の一次及び二次方向の分割溝から離間し、前記抵抗体膜に接触せず、且つ前記抵抗体膜よりも高くなるように表電極膜上層を形成する表電極膜上層形成工程と、
   前記抵抗体膜の抵抗値調整のためのトリミング溝を刻設するトリミング溝刻設工程と、
   前記抵抗体膜を覆うように保護膜を形成する保護膜形成工程と、
   前記絶縁基板を一次方向の分割溝に沿って短冊状に分割する一次分割工程と、
   前記絶縁基板の左右端面を覆い裏電極膜及び表電極膜下層のそれぞれ一部に重畳するように、スパッタ法により端面電極膜を形成する端面電極膜形成工程と、
   前記絶縁基板を二次方向の分割溝に沿ってチップ状に分割する二次分割工程と、
   前記裏電極膜、表電極膜下層、表電極膜中間層、表電極膜上層及び端面電極膜を覆うように電極めっき膜を形成する電極めっき膜形成工程とを備え、
   前記表電極膜下層、表電極膜中間層、表電極膜上層及び前記抵抗体膜は、少なくともＣｕ及びＳｉＯ₂を含むガラス粉からなるペースト材料の焼成により形成することを特徴とする低抵抗チップ抵抗器の製造方法。
2. 前記表電極膜下層は５〜１０μｍの膜厚に形成し、前記表電極膜中間層は１５〜２０μｍの膜厚に形成することを特徴とする前記請求項１に記載の低抵抗チップ抵抗器の製造方法。

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