JP2012175064A - チップ抵抗器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性接着剤を用いたフェースダウン実装に好適なチップ抵抗器と、その製造方法とを提供する。
【解決手段】チップ抵抗器１の絶縁性基板２の片面２ａには、保護膜４に被覆された抵抗体３と、抵抗体３の両端部に重なり合う一対の電極５とが設けられており、電極５の表面は、少なくとも絶縁性基板２の表面よりも粗くなるように粗面化処理されたうえで露出している。このチップ抵抗器１は片面２ａ側を回路基板１０に対向させてフェースダウン実装され、回路基板１０上に設けられた配線パターン１１とチップ抵抗器１の電極５とが導電性接着剤１２によって電気的かつ機械的に接続されるようになっている。チップ抵抗器１の電極５は例えばブラスト加工を施して粗面化できるが、軟化点の異なる複数種類のガラス材を電極ペーストに含有させる等の手法で電極５を粗面化してもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、導電性接着剤を用いて回路基板上にフェースダウン実装されるチップ抵抗器と、その製造方法とに関する。

回路基板上にフェースダウン実装されるチップ抵抗器には、回路基板と対向する側の面に、保護膜に覆われた抵抗体や、抵抗体の両端部に重なり合う一対の電極が設けられている。

この種のチップ抵抗器の従来例として、直方体形状の絶縁性基板の片面（回路基板と対向する側の面）に、抵抗体と、この抵抗体の長手方向両端部を覆う一対の主電極と、これら主電極間に露出する抵抗体を被覆する保護膜とを設けると共に、絶縁性基板の長手方向両端面に端面電極を設け、この端面電極を主電極に密着接合させた構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来例において、主電極や端面電極の表面には、半田濡れ性を高める等の理由でメッキ処理が施されており、このチップ抵抗器をフェースダウン実装する際には、回路基板に設けられた配線パターン上に主電極を搭載して半田接合し、端面電極によって半田フィレットが形成されるようにしている。

しかしながら、かかる従来例では、主電極や端面電極の表面に２層以上のメッキ層（Ｎｉメッキ層や半田メッキ層等）を形成しなければならないため、メッキ処理工程が煩雑で安価に製造できないという難点があった。また、昨今、半田接合に際して、環境への配慮から鉛を含まない鉛フリー半田を用いることが推奨されているが、鉛フリー半田を溶融させるためには約２６０℃まで加熱する必要がある。したがって、鉛フリー半田を用いた半田接合に対応させようとすると、チップ抵抗器の耐熱性を大幅に高めておかねばならず、必然的にチップ抵抗器の製造コストは上昇してしまう。

一方、半田の代わりに導電性接着剤を用いてチップ抵抗器を回路基板上に実装するという技術が従来より知られている（例えば、特許文献２参照）。この導電性接着剤は、金属粉末等の導電材料をエポキシ系等の樹脂材料に分散させたものであり、２００℃以下の温度で硬化して、チップ抵抗器のメッキ処理されていない電極を回路基板上の配線パターンに接合させることができる。それゆえ、フェースダウン実装に際して導電性接着剤を用いることにすれば、チップ抵抗器の電極の表面にメッキ層を形成する必要がなくなり、かつチップ抵抗器の耐熱性を特に高める必要もなくなるため、チップ抵抗器を安価に製造することができるようになる。

ただし、一般的にチップ抵抗器の電極の表面は比較的平滑に形成されているため、導電性接着剤をチップ抵抗器の電極に直接付着させても所望の接着強度が得にくいものとなっている。このような理由から、特許文献２に開示されたチップ抵抗器では、電極を覆って絶縁性基板の端部を包み込むような比較的広い領域に、樹脂材料に導電材料を分散させたた導電性接続材料からなる外部電極を設け、この外部電極の樹脂材料として実装時に用いる導電性接着剤の樹脂材料との密着性が良好なものを選択しておくことにより、チップ抵抗器の外部電極に対する導電性接着剤の接着強度を高めている。

特開２００７−８８１６２号公報 特開２０１０−２２５６６０号公報

特許文献２に開示されたチップ抵抗器のように、電極を予め導電性接続材料からなる外部電極で覆っておけば、煩雑なメッキ処理が不要となって製造コストを抑えやすくなると共に、導電性接着剤を用いて回路基板上にフェースダウン実装することが可能となる。しかし、かかる従来のチップ抵抗器においては、導電性接続材料からなる外部電極を形成するために、未硬化の導電性接続材料に絶縁性基板の分割端面を浸漬するディップ工程と、その未硬化材料を加熱硬化する加熱硬化工程とを追加しなければならないため、チップ抵抗器の製造コストを大幅に低下させることは困難であった。また、実装時に用いられる導電性接着剤の樹脂材料は必ずしも外部電極の樹脂材料と密着度が良好であると限らず、導電性接着剤の種類によっては所望の接着強度を得ることができず、チップ抵抗器の外部電極と導電性接着剤との導通の信頼性を損なう虞があった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、導電性接着剤を用いたフェースダウン実装に好適で導通の信頼性が高いチップ抵抗器を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、そのようなチップ抵抗器を安価に製造できる製造方法を提供することにある。

上記の第１の目的を達成するために、本発明では、絶縁性基板の片面に、抵抗体と、この抵抗体の両端部に重なり合う一対の電極と、前記抵抗体を覆う保護膜とが設けられ、前記絶縁性基板の前記片面側を回路基板に対向させてフェースダウン実装されるチップ抵抗器において、前記電極の表面を露出させ、この露出面が少なくとも前記絶縁性基板の表面よりも粗くなるように粗面化処理されているという構成にした。

このように構成されたチップ抵抗器は、粗面化処理によって電極の露出面に微細な凹部が多数形成されており、該電極の露出面の表面積も凹部の存在で広くなっているため、電極の露出面に対する導電性接着剤の接着強度を大幅に高めることができる。それゆえ、このチップ抵抗器は半田を使用せずに導電性接着剤を用いて回路基板上にフェースダウン実装することができ、チップ抵抗器の電極と導電性接着剤との導通信頼性も良好となる。また、このチップ抵抗器には電極を覆うメッキ層や外部電極等が不要であり、チップ抵抗器の耐熱性を特に高める必要もないため、製造コストを大幅に低減することができる。

上記の構成のチップ抵抗器において、絶縁性基板の片面から保護膜の表面までの高さ寸法に比べて、絶縁性基板の片面から電極の露出面までの高さ寸法が同等以上の大きさに設定されていると、フェースダウン実装したチップ抵抗器が保護膜を支点として傾く虞がなくなるため、実装後のチップ抵抗器に上方から外力が作用してもクラック等を生じにくくなる。この場合において、絶縁性基板の片面の両端部に絶縁層を設け、この絶縁層を覆うように電極を設ければ、絶縁層の膜厚によって電極の高さ位置を容易に嵩上げできる。

また、上記の構成のチップ抵抗器において、電極が絶縁性基板の片面の外縁から離れた領域に設けられていると、電極の露出した部分の周壁を絶縁性基板の片面の非印刷領域で包囲することができるため、チップ抵抗器をフェースダウン実装する際に該周壁すべてに導電性接着剤を容易に付着させることができ、電極の露出面を導電性接着剤で確実に覆えるようになる。それゆえ、電極の酸化や硫化を防止できて安定した性能が維持しやすくなる。しかも、このように電極を絶縁性基板の稜線（外形線）から離隔させておけば、チップ抵抗器の製造過程で絶縁性基板を多数個取りするための大判基板の分割溝に電極がオーバーラップしなくなるため、分割作業時の作業性が向上して製造歩留まりも高めやすくなる。

また、上記の構成のチップ抵抗器において、絶縁性基板の片面と逆側の面に磁性体からなる磁性層が設けられていると、このチップ抵抗器をテーピング包装したり自動マウントする際に、磁石によってチップ抵抗器の姿勢を安定させることができる。

上記の第２の目的を達成するために、本発明では、絶縁性基板の片面に、抵抗体と、この抵抗体の両端部に重なり合う一対の電極と、前記抵抗体を覆う保護膜とが設けられ、前記絶縁性基板の前記片面側を回路基板に対向させてフェースダウン実装されるチップ抵抗器の製造方法において、前記絶縁性基板の前記片面に電極ペーストを厚膜印刷して前記電極を形成すると共に、前記電極の表面を少なくとも前記絶縁性基板の表面よりも粗くなるように粗面化処理したうえで露出させるようにした。

このようにチップ抵抗器の電極の表面を粗面化処理したうえで露出させると、微細な凹部が多数形成されて表面積も広い電極の露出面を、導電性接着剤との接着強度が確保しやすい接着面として機能させることができる。それゆえ、こうして製造したチップ抵抗器は半田を使用せずに導電性接着剤を用いて回路基板上にフェースダウン実装することができ、チップ抵抗器の電極と導電性接着剤との導通信頼性も良好となる。また、こうして製造されるチップ抵抗器には電極を覆うメッキ層や外部電極等が不要であり、チップ抵抗器の耐熱性を特に高める必要もないため、製造コストを大幅に低減することができる。

上記の製造方法において、チップ抵抗器の電極を粗面化処理するために、該電極の表面にブラスト加工を施せば、短時間に効率よく粗面化処理を行うことができる。

また、上記の製造方法において、チップ抵抗器の電極を粗面化処理するために、軟化点の異なる複数種類のガラス材を電極ペーストに含有させれば、電極の形成工程で粗面化処理を行うことができる。

本発明のチップ抵抗器によれば、粗面化処理された電極の表面を露出させてあり、該電極の露出面に対する導電性接着剤の接着強度を大幅に高めることができる。そのため、このチップ抵抗器は半田を使用せずに導電性接着剤を用いて回路基板上にフェースダウン実装することができ、チップ抵抗器の電極と導電性接着剤との導通信頼性も良好となる。また、このチップ抵抗器には電極を覆うメッキ層や外部電極等が不要であり、チップ抵抗器の耐熱性を特に高める必要もないため、製造コストを大幅に低減することができる。

本発明のチップ抵抗器の製造方法によれば、チップ抵抗器の電極の表面を粗面化処理したうえで露出させておくので、該電極の露出面を導電性接着剤との接着強度を確保しやすい接着面として機能させることができる。そのため、こうして製造したチップ抵抗器は半田を使用せずに導電性接着剤を用いて回路基板上にフェースダウン実装することができ、チップ抵抗器の電極と導電性接着剤との導通信頼性も良好となる。また、こうして製造されるチップ抵抗器には電極を覆うメッキ層や外部電極等が不要であり、チップ抵抗器の耐熱性を特に高める必要もないため、製造コストを大幅に低減することができる。

本発明の第１の実施形態に係るチップ抵抗器の平面図である。 図１に示すチップ抵抗器をフェースダウン実装した状態を示す断面図である。 図１に示すチップ抵抗器の製造過程で大判基板に電極を形成した状態を示す工程図である。 図１に示すチップ抵抗器の製造過程で大判基板に抵抗体を形成した状態を示す工程図である。 図１に示すチップ抵抗器の製造過程で抵抗体を覆う保護膜を形成した状態を示す工程図である。 本発明の第２の実施形態に係るチップ抵抗器の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るチップ抵抗器の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、図１と図２に基づいて本発明の第１の実施形態に係るチップ抵抗器について説明する。また、図３〜図５を参照しながら、このチップ抵抗器の製造方法について説明する。

図１と図２に示すチップ抵抗器１は、直方体形状の絶縁性基板２と、絶縁性基板２の片面２ａの中央部に帯状に設けられた抵抗体３と、絶縁性基板２の片面２ａの長手方向両端寄りの領域に設けられて抵抗体３の長手方向両端部に重なり合う一対の電極５と、これら両電極５どうしの間に露出する抵抗体３を被覆する保護膜４とによって主に構成されており、各電極５の表面が露出している。図２に示すように、このチップ抵抗器１は、絶縁性基板２の片面２ａ側を回路基板１０に対向させてフェースダウン実装され、回路基板１０上に設けられた配線パターン１１とチップ抵抗器１の各電極５とが導電性接着剤１２によって電気的かつ機械的に接続されるようになっている。つまり、各電極５の露出面を導電性接着剤１２に対する接着面となすことにより、チップ抵抗器１をフェースダウン実装できるように設計されている。そのため、この電極５の表面（露出面を含む）は、少なくとも絶縁性基板２の表面よりも粗くなるように粗面化処理されている。

チップ抵抗器１の構成について詳しく説明すると、絶縁性基板２は例えばアルミナ基板である。抵抗体３は酸化ルテニウム等からなり、保護膜４はエポキシ系等の樹脂材料からなる。また、図示していないが、抵抗体３と保護膜４との間に薄いガラスコート層が設けられており、抵抗体３とこれを覆うガラスコート層に抵抗値調整用の図示せぬトリミング溝が形成されている。電極５はＡｇ系の導電材料（ＡｇやＡｇ／Ｐｄ等）からなる。この電極５は抵抗体３側の一辺端部が抵抗体３や保護膜４によって覆われているが、電極５の大部分は露出しており、この露出した部分の周壁は絶縁性基板２の片面２ａの非印刷領域に包囲されている。つまり、電極５は絶縁性基板２の片面２ａの外縁から離れた領域に設けられている。また、この電極５は製造段階で表面にブラスト加工が施されているため、図２に示すように、電極５の全表面は粗面化されて微細な凹部５ａが多数形成されている。ただし、図２では電極５の粗面化された状態を誇張して図示している。

次に、このように構成されたチップ抵抗器１の製造方法について説明する。まず、図３に示すように、絶縁性基板２の集合体である大判基板２０の所定位置に電極ペーストを厚膜印刷して焼成することにより、多数の電極５を形成する。この電極ペーストはＡｇ系の導電材料やガラス材等を含有する公知のものである。また、大判基板２０には予め格子状に延びる分割溝２１が形成されており、各電極５は分割溝２１の近傍領域に分割溝２１に沿って形成する。

次なる工程として、各電極５に対してサンドブラスト等のブラスト加工を行うことにより、各電極５の表面を粗面化処理する。この後、図４に示すように、所定間隔を存して並設されている電極５どうしを橋絡する帯状領域に、酸化ルテニウム等を含有した抵抗体ペーストを厚膜印刷して焼成することにより、多数の抵抗体３を形成する。これにより、各電極５は、一辺端部が抵抗体３と重なり合って該抵抗体３と導通される。

次なる工程として、各抵抗体３を覆う領域にそれぞれガラスペーストを印刷して焼成することにより、多数の前記ガラスコート層を形成する。そして、各ガラスコート層にレーザを照射して各抵抗体３の一部に前記トリミング溝を形成することにより、抵抗値の調整を行う。

しかる後、図５に示すように、列状に並ぶ複数の前記ガラスコート層を前記トリミング溝を含めて覆う帯状領域に、エポキシ系等の樹脂ペーストを厚膜印刷して焼成することにより、保護膜４の連続体を形成する。チップ抵抗器１の保護膜４は、この連続体を分割したものである。すなわち、次なる工程として、大判基板２０を縦横の分割溝２１に沿って分割することにより、大判基板２０が多数の絶縁性基板２に分割されるため、個片化された多数のチップ抵抗器１が一括して得られる。

このようにして製造されたチップ抵抗器１は、ブラスト加工によって粗面化された電極５の表面に微細な凹部５ａが多数形成されており、これら凹部５ａが電極５の表面積を増やしている。そして、この粗面化された電極５の表面の大部分を露出させてあるので、該電極５の露出面を導電性接着剤１２との接着強度を確保しやすい接着面として機能させることができる。それゆえ、図２に示すように、このチップ抵抗器１は、導電性接着剤１２を用いて回路基板１０上にフェースダウン実装することができる。

具体的には、回路基板１０の所定の配線パターン１１上に導電性接着剤１２を塗布した後、チップ抵抗器１の片面２ａ側を回路基板１０に対向させて各電極５を対応する配線パターン１１上に搭載する。これにより、導電性接着剤１２が電極５の露出面の凹部５ａ内に入り込むため、該電極５の露出面に対する導電性接着剤１２の接触面積は十分に確保できて密着度も良好となる。また、電極５の露出した部分の周壁が絶縁性基板２の片面２ａの非印刷領域で包囲されているため、該周壁すべてに導電性接着剤１２が付着しやすくなって、電極５の露出面を導電性接着剤１２で確実に覆うことができる。したがって、この導電性接着剤１２を１００〜２００℃程度で加熱して硬化させることにより、チップ抵抗器１を回路基板１０上に確実にフェースダウン実装することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るチップ抵抗器１は、粗面化処理（ブラスト加工）によって電極５の露出面に微細な凹部５ａが多数形成されており、該電極５の露出面の表面積も凹部５ａの存在で広くなっているため、電極５の露出面に対する導電性接着剤１２の接着強度を大幅に高めることができる。それゆえ、このチップ抵抗器１は半田を使用せずに導電性接着剤１２を用いて回路基板１０上にフェースダウン実装することができ、チップ抵抗器１の電極５と導電性接着剤１２との導通信頼性も良好となる。また、このチップ抵抗器１には電極５を覆うメッキ層や外部電極等が不要であり、チップ抵抗器１の耐熱性を特に高める必要もないため、製造コストを大幅に低減することができる。

また、本実施形態に係るチップ抵抗器１は、絶縁性基板２の片面２ａの外縁から離れた領域に電極５が設けられており、フェースダウン実装に際して電極５の露出面を導電性接着剤１２で確実に覆うことができるため、電極５の酸化や硫化を防止できて安定した性能が維持しやすくなっている。しかも、このように電極５が絶縁性基板２の稜線（外形線）から離隔させてあるチップ抵抗器１は、その製造過程で大判基板２０の分割溝２１に電極５がオーバーラップしないため、分割作業時の作業性が向上して製造歩留まりも高めやすい。

また、本実施形態においては、チップ抵抗器１を製造する際に、大判基板２０の状態で多数の電極５の表面にブラスト加工を施して粗面化するので、短時間に効率よく粗面化処理を行うことができる。

ただし、チップ抵抗器１の電極５を粗面化処理するために他の手法を採用してもよい。例えば、軟化点の異なる複数種類のガラス材（ビスマス系ガラス等）を電極ペーストに含有させることによっても電極５を粗面化処理することが可能であり、この手法を採用すると、電極５の形成工程でその露出面を粗面化することができるため、電極５の形成後に粗面化処理を別途行う工程を省略できる。その一例としては、軟化点が４００℃、６００℃、７００℃の３種類のガラス材を混合して電極ペーストに含有させればよい。また、別の手法として、粒径の異なる複数種類の金属粉末（Ａｇ／Ｐｄ等）を電極ペーストに含有させることによっても電極５を粗面化することが可能であり、その一例としては、粒径１μｍ以下の金属粉末と粒径１０μｍ程度の金属粉末を同量ずつ混合して電極ペーストに含有させればよい。

また、本実施形態においては、チップ抵抗器１の製造過程で電極５の全表面を粗面化した後に抵抗体３や保護膜４を印刷形成するので、抵抗体３用の抵抗ペーストや保護膜４用の樹脂ペーストの液ダレが電極５の微細な凹部５ａによって抑制される。それゆえ、抵抗体３や保護膜４を高い位置精度で印刷できるという付加的な効果もある。

なお、上記の実施形態では、チップ抵抗器１の電極５を絶縁性基板２上に１層だけ形成しているが、電極５を２層以上の積層構造にして厚膜を増やすことも可能であり、その場合は電極５の最上層の表面を粗面化処理すればよい。

図６は本発明の第２の実施形態に係るチップ抵抗器を示しており、図１と図２と対応する部分には同一符号を付してある。図６に示すチップ抵抗器１には、絶縁性基板２の片面２ａと逆側の裏面２ｂに磁性体からなる磁性層６が設けられており、それ以外の構成は前述した第１の実施形態と同様である。この磁性層６は、スパッタリングや無電解メッキ、印刷等の適宜手法で形成することができる。

この第２の実施形態のように、絶縁性基板２の裏面２ｂに磁性層６が設けられていると、チップ抵抗器１をテーピング包装する際や、チップ抵抗器１を回路基板１０に自動マウントする際に、図示せぬ磁石で磁性層６を吸着することによってチップ抵抗器１の姿勢を安定させることができる。

図７は本発明の第３の実施形態に係るチップ抵抗器を示しており、図１と図２と対応する部分には同一符号を付してある。図７に示すチップ抵抗器１には、電極５の高さ位置を嵩上げするための絶縁層７が付設されていると共に、これら電極５と絶縁層７が絶縁性基板２の片面２ａの外縁まで延びている。すなわち、絶縁性基板２の片面２ａの長手方向両端部に絶縁層７が設けてあり、電極５は絶縁層７を覆うように設けられているため、電極５の露出面の高さ位置と保護膜４の表面の高さ位置とが略同等になっている。なお、絶縁層７は、電極５を形成する前に、エポキシ系等の樹脂ペーストを厚膜印刷して焼成することにより形成できる。

この第３の実施形態のように、絶縁層７を付設することによって、絶縁性基板２の抵抗体形成面である片面２ａから電極５の露出面までの高さ寸法が、該片面２ａから保護膜４の表面までの高さ寸法と同程度になるようにしてあると、フェースダウン実装したチップ抵抗器１が保護膜４を支点として傾く虞がなくなるため、実装後のチップ抵抗器１に上方から外力が作用してもクラック等を生じにくくなる。また、電極５や絶縁層７が絶縁性基板２の片面２ａの外縁まで延びているチップ抵抗器１は、製造時に２個分の電極５や２個分の絶縁層７を大判基板の分割線上で連続させておくことができるため、これら電極５や絶縁層７の印刷を比較的容易に行うことができる。なお、電極５の高さ位置は絶縁層７の膜厚によって容易に嵩上げできるため、絶縁層７をさらに厚く形成して電極５が保護膜４の表面よりも若干高い位置に露出するようにしてもよい。

１ チップ抵抗器
２ 絶縁性基板
２ａ 片面
３ 抵抗体
４ 保護膜
５ 電極
５ａ 凹部
６ 磁性層
７ 絶縁層
１０ 回路基板
１１ 配線パターン
１２ 導電性接着剤
２０ 大判基板
２１ 分割溝

Claims (8)

1. 絶縁性基板の片面に、抵抗体と、この抵抗体の両端部に重なり合う一対の電極と、前記抵抗体を覆う保護膜とが設けられ、前記絶縁性基板の前記片面側を回路基板に対向させてフェースダウン実装されるチップ抵抗器において、
   前記電極の表面を露出させ、この露出面が少なくとも前記絶縁性基板の表面よりも粗くなるように粗面化処理されていることを特徴とするチップ抵抗器。
2. 請求項１の記載において、前記絶縁性基板の前記片面から前記保護膜の表面までの高さ寸法に比べて、前記絶縁性基板の前記片面から前記電極の露出面までの高さ寸法が同等以上の大きさに設定されていることを特徴とするチップ抵抗器。
3. 請求項２の記載において、前記絶縁性基板の前記片面の両端部に絶縁層を設け、この絶縁層を覆うように前記電極が設けられていることを特徴とするチップ抵抗器。
4. 請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記電極が前記絶縁性基板の前記片面の外縁から離れた領域に設けられていることを特徴とするチップ抵抗器。
5. 請求項１〜４のいずれか１項の記載において、前記絶縁性基板の前記片面と逆側の面に磁性体からなる磁性層が設けられていることを特徴とするチップ抵抗器。
6. 絶縁性基板の片面に、抵抗体と、この抵抗体の両端部に重なり合う一対の電極と、前記抵抗体を覆う保護膜とが設けられ、前記絶縁性基板の前記片面側を回路基板に対向させてフェースダウン実装されるチップ抵抗器の製造方法において、
   前記絶縁性基板の前記片面に電極ペーストを厚膜印刷して前記電極を形成すると共に、前記電極の表面を少なくとも前記絶縁性基板の表面よりも粗くなるように粗面化処理したうえで露出させるようにしたことを特徴とするチップ抵抗器の製造方法。
7. 請求項６の記載において、前記粗面化処理として前記電極の表面にブラスト加工を施したことを特徴とするチップ抵抗器の製造方法。
8. 請求項６の記載において、前記粗面化処理として軟化点の異なる複数種類のガラス材を前記電極ペーストに含有させたことを特徴とするチップ抵抗器の製造方法。

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