JP2012186200A - 抵抗器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗体に金属板を用いた抵抗器の製造において、製品が小型になっても、トリミングをすることなく所望の抵抗値を精度良く得ることができる方法を提供する。
【解決手段】抵抗材料からなる金属板１１ａと、当該金属板に形成された絶縁膜パターン１３ａと、当該絶縁膜パターンが形成された領域以外に形成された電極領域１４ａを備える抵抗器素材から所定の打ち抜き領域Ｘを打ち抜くことによって、絶縁膜１３により分離された一対の電極１４，１４を有する単体の抵抗器を製造する方法であって、絶縁膜パターン１３ａの長さＥは、打ち抜き領域Ｘの幅ｗよりも長く、絶縁膜パターンの幅を形成する各縁辺Ａ，Ｂの間隔Ｌは一方の側辺Ｃと他方の側辺Ｄにおいて異なり、打ち抜き領域Ｘの位置を絶縁膜パターンの長さＥの範囲内で且つ長さ方向に調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属板を抵抗体として用いる電流検出用抵抗器に関する。

従来から電流検出用途にＮｉ−Ｃｒ系合金等の金属板を抵抗体として用いる抵抗器が知られている。係る抵抗器は、例えば１００５サイズ（１．０ｍｍ×０．５ｍｍ）等の微小サイズの場合、多数個取りの金属板材料から打ち抜き等により形成することができる。この場合、金属板材料の加工段階ではトリミングを行えないので、所望の抵抗値を精度良く得るためには打ち抜き等により個片化した後で、１個ずつトリミングを行う必要がある。

電流検出用途の抵抗器においては、通常のチップ抵抗器等に用いられているレーザ等で切れ込みを入れるトリミング方法では、インダクタンスが生じてしまうという問題がある。そこで、抵抗体をその電流方向に沿って平行に切削することによりインダクタンスが生じないトリミング方法が提案されている（特許文献１）。

しかし、大判の金属板のままでは、抵抗体が独立していないため、トリミングを行うことが困難で、大判の金属板から個片化した後で、１個ずつトリミングを行う必要があり、この作業が面倒でコストアップの要因となるという問題がある。そこで、電極間の絶縁層を厚膜パターニングにより正確に形成し、電極位置を正確に規定し、抵抗体寸法を高精度に仕上げることで、トリミングを不要とする抵抗器の製造方法が提案されている（特許文献２）。

特開２００２−５７００９号公報 特開２００４−６３５０３号公報

しかしながら、金属板からなる抵抗体の抵抗値は電極間の間隔のみならず抵抗体の厚みで決まってくる。例えば１００５サイズ（１．０ｍｍ×０．５ｍｍ）の抵抗器で、数ｍΩの抵抗値を得ようとすると、比較的抵抗率の高いＮｉ−Ｃｒ系合金を用いても抵抗体の厚みは０．２ｍｍ以下となり、この厚みで高い寸法精度を得ることは難しい。

本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、抵抗体に金属板を用いた抵抗器の製造において、製品が小型になっても、抵抗体を削ることなく所望の抵抗値を精度良く得ることができる抵抗器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の抵抗器の製造方法は、抵抗材料からなる金属板と、当該金属板に形成された絶縁膜パターンと、当該絶縁膜パターンが形成された領域以外に形成された電極領域を備える抵抗器素材から所定の打ち抜き領域を打ち抜くことによって、絶縁膜により分離された一対の電極を有する単体の抵抗器を製造する方法であって、絶縁膜パターンの長さＥは、打ち抜き領域の幅ｗよりも長く、絶縁膜パターンの幅Ｌは前記絶縁膜パターンの長さ方向に沿って広がりまたは狭まり、打ち抜き領域Ｘの位置を絶縁膜パターンの長さＥの範囲内で且つ長さ方向に調整することを特徴とする（図２参照）。側辺とは、図の絶縁膜における上辺と下辺に相当する辺を指し、図１Ｂでは辺Ｃ２，Ｄ２のことである。また、本発明における電極領域は、抵抗器に切り出される際に電極となる予定のめっき付着箇所を指すが、金属板における絶縁膜形成パターン以外のめっき付着箇所の全てを指すこともある。

本発明によれば、絶縁膜パターンの幅は絶縁膜パターンの長さＥ方向に沿って広がりまたは狭まっているため、打ち抜き領域Ｘの位置を絶縁膜パターンの長さＥの範囲内で、絶縁膜パターンの長さＥの方向に調整することで、抵抗器の実質的な抵抗体長さである電極間距離Ｌが変更され、それによって抵抗値の微細な調整が可能となる。従って、抵抗器が小型になることで金属板が薄くなり、その厚みにバラツキが存在しても、打ち抜き領域Ｘの位置の調整により、個々の製品を切削等して抵抗値を調整するトリミングを行うことなく、高精度に抵抗値を調整した抵抗器を提供することができる。本発明によって得られた抵抗器は、一対の電極の間隔を一方の側辺において広く、他方の側辺において狭く形成されているため、テーピングまたは実装の際に電極間距離を計測する等の方法により方向を揃えても良い。

本発明の一実施例の抵抗器の斜視図である。 本発明の一実施例の抵抗器の底面図である。 金属板の打ち抜き領域例を示す平面図である。 本発明の一実施例の抵抗器の製造工程の平面図（左側）とその断面図（右側）であり、金属板材料を準備した段階を示す。 本発明の一実施例の抵抗器の製造工程の平面図（左側）とその断面図（右側）であり、金属板両面に絶縁膜パターンを形成した段階を示す。 本発明の一実施例の抵抗器の製造工程の平面図（左側）とその断面図（右側）であり、さらに電極領域を形成した段階を示す。 本発明の一実施例の抵抗器の製造工程の平面図（左側）とその断面図（右側）であり、打ち抜きの段階を示し、打ち抜き後の断面図を示す。 種々の絶縁膜パターン例を示す図である。 打ち抜き工程のフロー図である。 打ち抜き工程の詳細を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、各図中、同一または相当する部材または要素には、同一の符号を付して説明する。

図１Ａ−１Ｂは本発明の一実施例の抵抗器を示す。図１Ａに示すように、本発明の抵抗器はＮｉ−Ｃｒ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ系合金等の抵抗材料からなる金属板１１と、当該金属板の一方の面に形成された絶縁膜１２と、当該金属板の他方の面の中央部に形成された絶縁膜１３と、当該金属板の他方の面の絶縁膜１３が形成された領域以外に形成された一対の電極１４，１４を備える。絶縁膜１２，１３はエポキシ樹脂で形成されている。電極１４はＣｕめっき層１５とＮｉめっき層１６とＳｎめっき層１７とで形成されている。なお、本発明においては、金属板の一方の面に絶縁膜１２を形成したが、絶縁膜１２は形成しない場合もある。

図１Ｂに示すように、この抵抗器の底面側には、絶縁膜１３と、当該絶縁膜が形成された領域以外に形成された一対の電極１４，１４とが配置され、一対の電極１４，１４間の間隔Ｌは一定でなく、図の上側で広く下側で狭くなっている。つまり、絶縁膜の側辺Ｃ２，Ｄ２の長さがそれぞれ異なり、絶縁膜の幅は図の上側ほど広く形成されている。そして、当該形状は図２及び図３に示すように、金属板材料１１ａに形成された台形状の絶縁膜パターン１３ａと当該絶縁膜が形成された領域以外に形成された電極領域１４ａを備える抵抗器素材から所定の打ち抜き領域Ｘを打ち抜くことによって切り出されたものである。

金属板抵抗器における抵抗値は、一般に下式で表される。
Ｒ＝ρ×Ｌ／（ｗ×ｔ）
但し、Ｒ：抵抗値，ρ：比抵抗，ｗ：抵抗体の幅，ｔ：抵抗体の厚み，Ｌ：電極間距離（実質的な抵抗体長さ）

ここで、比抵抗ρは抵抗材料によって決まり、抵抗体の幅ｗは製品毎に決まっており、抵抗体の厚みｔは金属板材料の厚みによって決まってくる。そのため、金属板材料の厚みｔに不均一があると、その厚みの変動は、そのまま抵抗値Ｒの誤差となるため、全体にわたって高精度で厚みの均一化を図らなければならないという問題が生じる。

しかし、金属板材料は適宜の大きさにカットされた一枚一枚の金属板材料にも厚みのバラツキが存在し、また一枚の抵抗板材料内においても厚みのバラツキが存在する。そこで、本発明では、絶縁膜パターン１３ａの長さＥは、打ち抜き領域Ｘの幅ｗよりも長く、絶縁膜パターン１３ａの幅を形成する各縁辺Ａ，Ｂは平行ではなく、打ち抜き領域Ｘの位置は絶縁膜パターンの長さＥの範囲内で、且つ絶縁膜パターンの長さＥの方向に調整する。

これにより、金属板材料１１ａに厚みのバラツキが存在しても、打ち抜き領域Ｘの位置を絶縁膜の長さＥの範囲内において、且つ絶縁膜の長さＥの方向に調整することで、実質的な電極間距離Ｌを調整することができ、所望の許容範囲内の抵抗値が得られる。すなわち、図２に示すように、打ち抜き領域ＸａをＸｂに調整することで、平均電極間距離ＬａをＬｂに調整することができ、抵抗値の微調整が可能である。従って、金属板１１ａに厚みのバラツキが存在しても、個片化した後のトリミング工程を設けることなく、抵抗値を高精度に調整した抵抗器を提供できる。

次に、本発明の一実施例の抵抗器の製造方法について、図３Ａ−図３Ｄを参照して説明する。まず、Ｎｉ−Ｃｒ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ系合金等の抵抗材料からなる金属板材料１１ａを準備する（図３Ａ参照）。そして、金属板材料１１ａの両面にエポキシ樹脂を印刷することによって、絶縁膜パターン１２ａ，１３ａを形成する。本実施例では、後に電極１４を形成する金属板材料１１ａの一方の面に、一例として台形状の絶縁膜パターン１３ａを形成する（図３Ｂ参照）。また、金属板材料１１ａの他方の面にはその全面に絶縁膜パターン１２ａを形成する。なお、本実施例においては、金属板材料１１ａの他方の面に絶縁膜パターン１２ａを形成したが、絶縁膜パターン１２ａは形成しない場合もある。

本実施例では、絶縁膜パターンを図４（ａ）に示すような各縁辺Ａ，Ｂが平行ではない台形の形状とした例を示す。絶縁膜パターン１３ａの形状は、各縁辺Ａ，Ｂの間隔が各側辺Ｃ，Ｄにおいて異なり、絶縁膜パターン１３ａの長さ方向Ｅに沿って増加または減少している。なお、絶縁膜パターン１３ａは電極間距離Ｌが一方の側辺方向に向かって広がった形状であればよく、図４（ａ）のような台形に限定されるものではない。

図４（ｂ）〜（ｇ）は絶縁パターン形状の変形例である。図４（ｂ）に示す例は、一方の縁辺を略垂直とし、他方の縁辺のみを傾斜させることで一方の側辺方向に向かって絶縁膜パターンを広げた台形の形状である。他の変形例においても、このように各縁辺を非対称としてもよい。図４（ｃ）に示す例は、一方の側辺方向に向かって各縁辺の間隔が徐々に広がる形状であり、その間隔が最も狭い部分において、各縁辺を略平行としたものである。図４（ｄ）に示す例は、各縁辺の間隔が段状に広がる（または狭まる）形状にしたものである。

図４（ｅ）に示す例は、各縁辺を一方の側辺方向に徐々に広がるように絶縁膜パターンの内側に向かって湾曲させる形状である。図４（ｆ）に示す例は、各縁辺を一方の側辺方向に徐々に広がるように絶縁膜パターンの外側に向かって湾曲させる形状である。図４（ｇ）に示す例は、（ｅ）と（ｆ）の組合せに相当する形状であり、各縁辺を途中まで絶縁膜パターンの内側に向かって湾曲させ、途中から絶縁膜パターンの外側に向かって湾曲させることで絶縁膜パターンを一方の側辺方向に広げた形状である。図４（ｃ）〜（ｇ）に示す絶縁膜パターンは、両縁辺を同様の形状に形成したが、一方の縁辺を、側辺に対して垂直な直線としたり、傾斜させた直線となるようにしてもよい。

絶縁膜パターンを図４（ａ）または（ｂ）に示す形状にした場合には、打ち抜き位置の移動による抵抗値変化率が略一定であるため、抵抗値を調整し易いという利点がある。図４（ａ）に示す形状では、両縁辺が傾斜しているため、打ち抜き位置の移動による抵抗値変化率が図４（ｂ）に比べて大きく、調整幅である絶縁膜パターンの長さも短くて済むという利点がある。図４（ｃ）に示す形状にした場合には、図４（ａ）に示す形状に比べて、抵抗調整感度が低くなる。このため、抵抗値の調整を緩やかに行うことができるが、抵抗値調整の幅は小さくなる。図４（ｄ）の形状によれば、段差の大きさや段数を変更することによって抵抗値調整の幅を変えることができる。

図４（ｅ）または（ｆ）に示す形状において、湾曲を大きくすると、図４（ａ）の形状に比べて抵抗値調整感度が高くなる傾向にある。そのため、打ち抜き位置を少し変えるだけで抵抗値を大きく変化させることができる。一方、湾曲の度合いを小さくすると、抵抗値調整感度が低くなり、抵抗値を緩やかに変化させることができる。図４（ｇ）は、打ち抜き位置の移動による抵抗値の変化を大きくし易い形状であり、図４に示す（ａ）〜（ｇ）の中では抵抗値の変化が最も大きくなる。なお、抵抗値調整感度＝抵抗値変化率／打ち抜き移動距離、である。

さらに絶縁膜パターン１３ａは、打ち抜き領域Ｘの幅ｗよりも、絶縁膜の長さＥ方向に長く形成されている。これによって、打ち抜き位置の調整幅が広がり、より抵抗値精度の良い抵抗器を得ることができる。

次に、電極１４を例えばＣｕ層１５、Ｎｉ層１６、Ｓｎ層１７の３層を順に、絶縁膜パターン１３ａを形成した面の絶縁膜パターン以外の部分にめっきを行うことにより形成する（図３Ｃ参照）。なお、電極１４は一対に限らず、いわゆる四端子となるように二対形成してもよい。本実施例では電解めっきにて電極を形成するが、無電解めっき、スパッタリング、蒸着などの方法を使用することも可能である。

その後、抵抗値を調整しながら金属板１１ａを個片に打ち抜き、抵抗器を形成する（図３Ｄ参照）。この打ち抜き工程における抵抗値の調整方法は、前に打ち抜いた抵抗器の抵抗値を測定し、その抵抗値を基に後の抵抗器の打ち抜き位置を決定する。このとき、前に打ち抜いた抵抗器とは、直前の抵抗器、２〜１０個程度前の抵抗器、隣接する抵抗器等である。

図５は打ち抜き工程のフローを示す。最初の抵抗器の打ち抜き位置の算出は、金属板材料１１ａの固有抵抗値に基づいて行う。固有抵抗値は、仕様のデータを用いるか、或いは、金属板材料１１ａの一部を切り出して測定することもできる。本実施例では、まず測定を行い（Ｓ１）、この固有抵抗値に基づいて、打ち抜き領域Ｘにおける電極間の抵抗値を算出、記憶し、製造しようとする抵抗値となるように、打ち抜き位置を算出する。打ち抜き位置の移動に応じた抵抗値の変化に関するデータは、予めシミュレーションや試作試験などによって制御装置に蓄積しておく。そして、算出値に応じて算出した打ち抜き位置に金属板１１ａを移動させて打ち抜き位置を調整し（Ｓ２）、打ち抜きを行う（Ｓ３）。

絶縁膜パターン１３ａは金属板１１ａ上に各縁辺Ａ，Ｂが平行でない形状に形成されているため、実質的な抵抗体の長さである電極間距離Ｌを打ち抜き位置の調整によって微細に変更することができ、精度良く抵抗値を調整することが可能である。なお、本実施例においては、絶縁膜パターン１３ａの各縁辺Ａ，Ｂが平行でない形状を挙げているが、これに限られるものではなく、絶縁膜パターン１３ａの幅が絶縁膜パターンの長さＥ方向に沿って広がりまたは狭まっている形状であれば、各縁辺Ａ，Ｂは平行であってもよい。

さらに、打ち抜いた抵抗器の電極間の抵抗値を測定して記憶し、所定の抵抗値範囲内に収まっているか否かを判別し、不良選別を行う（Ｓ４）。ついで、測定した抵抗値に基づいて次に打ち抜く抵抗器の打ち抜き位置を算出し、金属板１１ａを移動させて抜き打ち位置を調整し（Ｓ５）、抜き打ちを行う（Ｓ３）。以降は、Ｓ３〜Ｓ５を繰り返す。なお、金属板１１ａの移動による抜き打ち位置の調整は、エンコーダによって移動距離を検出する方法や、画像解析による方法など、適宜の方法を用いることができる。

打ち抜き工程は、図６に示すように、打ち抜き前に位置を合わせた金属板材料１１ａがガイド２１とダイ２２で挟持される（左図）。そして、打ち抜きがパンチ２３の押し下げによって行われる（右図）。金属板材料１１ａの面の向きは、電極領域１４ａが下になるように配置する。これにより、打ち抜き工程によって発生するバリが実装面とは逆向きに生じ、バリの部分に応力が集中して特性が悪化したり、バリによって実装面の平滑性が失われ、実装時に部品が傾くことを防止できる。

本発明に係る金属板材料１１ａが、多数個取り基板であり、多数の列が形成されている場合には、隣の列についても同様に抵抗器の抵抗値調整とともに打ち抜きが行われる。多数個取り基板においては、絶縁膜パターン１３ａを、図３で示すような、個々に独立した島状に形成せず、例えば図３の上下方向に並んだ絶縁膜パターン１３ａの全部または一部が連続した形状に形成してもよい。但し、島状に形成した場合は、打ち抜き位置調整の際、画像解析によって、絶縁膜パターン１３ａの一部を基準位置として設定し、かかる基準位置に対する移動量を設定することで打抜き位置を調整することができる。なお多数個取り基板の代わりに、長尺の金属板材料（いわゆるフープ材）を用い、一列に打ち抜いていく方法においても本発明を利用することができる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明は、金属板を抵抗体として用いる電流検出用途の抵抗器に利用可能である。

Claims (4)

1. 抵抗材料からなる金属板と、当該金属板に形成された絶縁膜パターンと、当該絶縁膜パターンが形成された領域以外に形成された電極領域とを備える抵抗器素材から、所定の打ち抜き領域を打ち抜くことによって、絶縁膜により分離された一対の電極を有する単体の抵抗器を製造する方法であって、
   前記絶縁膜パターンの長さは、前記打ち抜き領域の幅よりも長く、
   前記絶縁膜パターンの幅は前記絶縁膜パターンの長さ方向に沿って広がりまたは狭まり、
   前記打ち抜き領域の位置を前記絶縁膜パターンの長さの範囲内で且つ長さ方向に調整することを特徴とする抵抗器の製造方法。
2. 前記打ち抜き工程において、当該抵抗器の前に打ち抜かれた抵抗器の抵抗値の測定によって得られた抵抗値に基づいて、当該抵抗器の打ち抜き位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の抵抗器の製造方法。
3. 前記金属板が、多数個取り基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の抵抗器の製造方法。
4. 金属板を抵抗体として用い、前記金属板の片面に一対の電極と、当該電極間に絶縁膜を備える抵抗器であって、
   前記電極の間隔は、一方の側辺において広く、他方の側辺において狭いことを特徴とする抵抗器。

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