JP2649491B2 - Ｓｍｄ構造の抵抗器、その製造方法及びこの抵抗器を取り付けたプリント回路板 - Google Patents

Ｓｍｄ構造の抵抗器、その製造方法及びこの抵抗器を取り付けたプリント回路板

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、請求項１の前提部に
記載のＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｅ
ｖｉｃｅｓ：表面実装デバイス）構造の抵抗器及びその
製造方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】ＳＭＤ技術は、平型構体を工業的に製造
する際にますます利用されるようになっている。この表
面実装技術では、構成素子はワイヤ状の接続ピンでプリ
ント回路板に接続されるのではなく、平坦なコンタクト
素子を用いて半田付けにより接続される。この半田付け
は、リフロー法（再溶融ソルダリング）或いは、錫の浴
を使用するフローソルダリング即ちウェーブソルダリン
グ等の他の公知の方法により行うことが出来る。表面実
装の主要な利点は、プリント回路板上の所要空間を減少
させ、またこれをより良く利用できることである。構成
素子が小さくなるほど、その効果は大きくなる。
【０００３】代表的なＳＭＤ被膜抵抗器（チップ抵抗器
ともいう）において、抵抗膜或いは抵抗層は、基板のエ
ッジに配置された導電性の接続層によって、基板のエッ
ジの周囲に係合しコンタクト素子としてプリント回路板
に半田付けされる２つの半田付け可能な外部キャップに
接続されている（ドイツ特許公開第３７０５２７９Ａ１
号参照）。このような抵抗器は、絶縁材料製、例えば酸
化アルミニウム製の共通基板プレート上に、厚膜技術に
より、多くの抵抗層素子を互いに平行なスリット状の凹
部の相互間に形成した後、薄膜技術によって、抵抗層素
子のエッジからスリット状の凹部を通り基板の裏面にま
で及ぶ電極層を形成して外部キャップを形成し、その
後、基板をスリット状凹部を横断する方向に分割して、
それによって形成された抵抗器を分離することにより製
造出来る。このようにするかわりに、外部キャップを形
成するようにエッジに電極フィルムが設けられているス
トリップ状の絶縁基板上に、抵抗層を薄膜技術によって
形成してもよい。この抵抗層をエッチングして予め定め
られた抵抗素子パタンを形成し、最後に基板を分割して
それぞれの抵抗器に分離する。この方法では、何の困難
もなく大量に抵抗器を製造することは出来ない。また、
この抵抗器は、特に基板が絶縁材料であることと、所要
強度を得るために必要とされる厚みのために基板を通し
た放熱が比較的悪いため、高電流及び大きな電力損失の
装置に対しては適さない。
【０００４】ミリオーム域にまで及ぶ比較的低い抵抗値
を有しており、とりわけ測定用に適しているＳＭＤ構造
の精密抵抗器は公知であり、その抵抗素子或いは抵抗路
（トラック）は、例えばＣｕＮｉ合金製の薄膜からフォ
トエッチングによって形成される（ヨーロッパ特許公開
第０４８４７５６Ａ２号参照）。この公知の素子の金属
製抵抗性フィルムの一方の側には、抵抗器をプリント回
路板上の導体に半田付けするための半田付け用金属製の
コネクタパッドが設けられている。抵抗器のもう一方の
側は、例えばアルミニウム製の熱伝導性金属プレートに
固定されている。この熱伝導性金属プレートはプリント
回路板には接続されていない。
【０００５】
【発明の概要】本願発明の目的は、多量のＳＭＤ抵抗
器、好ましくは測定等を目的とした低抵抗（≦１Ω）の
精密抵抗器を、低コストで可及的に小さい寸法で、高い
負荷容量（電力定格）を持つように形成できる製造方法
を提供することである。この目的は、請求項に記載され
ている抵抗器及び方法のそれぞれによって達成される。
【０００６】この発明に従って製造された抵抗器では、
代表的には銅からなり、実効的に電流を供給する機能を
果たすだけでなく、支持プレート即ち基板と同時に熱伝
導性の冷却体としても作用する面積の大きいプレート状
のコンタクト素子によって抵抗路からプリント回路板へ
の熱伝導が最良になるようにされている。従って、例え
ば、約１５Ｋ／Ｗ程度という極めて低い内部熱抵抗を有
する抵抗器を生成することが出来る。（市販の同等構造
のものでは、１７０Ｋ／Ｗにまでなる。）この抵抗は、
このような良好な熱伝導により、大きな負荷容量を有し
ている。代表的な実施例では、負荷容量は２Ｗにもな
り、電流については３０Ａまで取り扱うことができる。
また、高いパルス負荷容量も得られる。代表的な抵抗値
は、１Ωから１ｍΩの間の値である。抵抗の厚さは１．
５ｍｍよりも小さい。
【０００７】更に、この抵抗は、コンタクト素子により
リードの抵抗が極めて低いことを特徴としている。その
結果、抵抗器は、所定の抵抗性材料についての可及的に
低い温度係数（ＴＣ）を持ち、多くの場合、４端子構造
（Ｖｉｅｒｌｅｉｔｅｒａｕｓｆｕｅｈｒｕｎｇ）（ケ
ルビン技術）が不要となる。この発明を用いない場合に
は、総合抵抗値及びＴＣに対するコンタクト点による影
響を防止するために、測定用抵抗器には４端子構造が必
要であるが、この構造は非常に小さな素子を用いて作ら
ねばならず実現が困難なものである。
【０００８】更に、この発明の抵抗器は、実用上重要な
他の様々な要求を満足する。特に、実証済の信頼性のあ
るプロセス技術を使用することにより、大量かつ低コス
トの製造で、しかも、高精度で抵抗器を製造することが
出来る。例えば、少なくとも２０００個の精密抵抗器
を、一度に即ち事実上同時に銅プレート上に形成するこ
とが出来る。この点に関し、支持体として作用する金属
プレートの機械的強度が従来のＳＭＤ抵抗器の絶縁材料
基板に比べて高いことも利点である。高価でなく、ま
た、特に環境汚染を起こさない材料を使うことが出来
る。実証済の好ましくはＣｕＮｉをベースとした合金の
抵抗フィルムを使用すると、ＴＣが小さく公差も小さい
抵抗器を生成することが出来る。特に、抵抗路を幾何学
的に適切に配置することにより、抵抗値の通常の調整
を、コンピュータ制御されたフライスによって特に簡単
かつ正確に行うことが出来る。
【０００９】この発明に従って製造された抵抗器は、例
えば、従来のＳＭＤ素子と互換性を有し、従って、公知
の装置用の従来の標準ベルトに配列すれば、プリント回
路板を自動的に製造することが出来る。組み立て後は、
（上述のヨーロッパ特許公開第０４８４７５６Ａ２号の
抵抗器の構成とは違って、）コンタクト素子の大きな半
田付け面の外側エッジの周囲にのびている半田付け箇所
が外側から見えるため、容易に光学的にモニタすること
が出来る。
【００１０】
【詳細な説明】本願発明を好ましい実施例によって詳細
に説明する。図１に示すように、矩形の支持プレート１
０によって、蛇行する抵抗路１５が支持されている。抵
抗路１５は、保護ラッカ層（図２の２０）の下に設けら
れているため、破線で示す。抵抗路１５の端部は、支持
プレート１０の互いに対向する２つのエッジにおいて、
それぞれのストリップ状の金属層１６により支持プレー
トに電気的に接続されている。
【００１１】抵抗器の内部構造を図２に示す。図示のよ
うに、支持プレート１０は、ストリップ状の金属層１６
に平行に延びる間隙１１によって互いに電気的に分離さ
れた２つのプレート素子１０Ａ及び１０Ｂを含んでい
る。間隙１１は、特に図３に分かりやすく示されてい
る。この間隙はエポキシ樹脂のような固体絶縁材料１２
で充填されている。この固体絶縁材料１２は、２つのプ
レート素子１０Ａ及び１０Ｂを機械的に安定するように
結合して保持しており、２つのプレート素子と共に支持
プレート１０を形成している。
【００１２】また、プレート素子１０Ａ及び１０Ｂを機
械的に結合するについては別の方法も考えられる。例え
ば、プレート素子と抵抗路１５の間に適切な絶縁構造を
設けてもよい。
【００１３】抵抗路の端部と同様に、プレート素子１０
Ａ及び１０Ｂの側部エッジよりも幾らか内側で終端する
端部を持った絶縁層１８が抵抗路１５と支持プレート１
０の間に設けられている。プレート素子１０Ａ、１０Ｂ
の露出したエッジ領域は、図２に示すように、それぞれ
金属層１６により覆われており、この金属層１６は、そ
れぞれ抵抗路１５の各端部まで延び、そこから更にその
抵抗路１５の、支持プレート１０から遠い方の表面の端
部上まで延びている。図示のように２つの金属層１６相
互間の抵抗器表面は、上述した保護ラッカ層２０でカバ
ーされている。絶縁層１８は、例えば、適切な接着剤で
被覆されたポリイミドプラスチック材料製フィルムのよ
うな、出来るだけ良好な熱伝導性を有する熱安定性の接
着性フィルムからできている。
【００１４】プレート素子１０Ａ及び１０Ｂ、更に、好
ましくは、金属層１６は、銅からなることが好ましい。
一方、抵抗路１５は、精密抵抗器用として適することが
実証されているＣｕＮｉ合金或いは他の合金から形成さ
れている。銅製構成素子の外部露出面、及び、特に回路
板にこの抵抗器を半田付けするためのプレート素子１０
Ａ及び１０Ｂの大きな接続面１９は、腐食を防止し、か
つ、半田付けを容易にするために錫で被覆することが出
来る。代表的な実施例においては、ＳＭＤ抵抗器は、約
７ｍｍの長さと全体で０．８ｍｍの厚さとを有してい
る。
【００１５】上述の抵抗器の製造は、この発明に従っ
て、図４に概略的に示すステップにより行うことが出来
る。先ず、図４（ａ）に示すような、抵抗性の薄い金属
シート１５’及び絶縁層１８（図２）を構成する薄い接
着性フィルム１８’から成る複合フイルムまたは箔か
ら、所要の抵抗器の数に応じた大きさの複合フイルムま
たは箔を形成する。既に述べたように、２０００個以上
の抵抗器を同時に製造しても何らの問題も生じない。互
いに平行な列をなした細長い開孔２２をこの大きな面を
有する複合フィルムに形成する。開孔２２の位置は、後
で形成するストリップ状の金属層１６（図１）に対応し
ている。細長い開孔２２は、自動穿孔機で形成するか、
又は、打ち抜いて形成することが出来る。現在推奨され
る方法では、各列が長手方向に隔てられた複数の細長い
開孔２２を含み、開孔２２の長さが形成されるべき構成
素子の幅よりも幾らか大きくされる。
【００１６】図４（ｂ）に示すように、開孔が設けられ
た薄い複合フィルムを、それより厚く（例えば約０．７
ｍｍの厚さ）、適切な大きさを有し、後で支持プレート
１０（図２）となる銅シート又は銅プレート１０’の上
に重ね合わせる。この積層体は、それ自体は周知の方法
である多層真空プレスで機械的に接合することが出来
る。
【００１７】次いで、図４（ｃ）に示すように、抵抗フ
ィルム１５’に、図示しないが写真平板法を用いてパタ
ーンを形成し、エッチングして、個々の抵抗器の抵抗路
１５を形成する。その後、これらの抵抗路を、それ自体
は周知の態様で、コンピュータ制御されたマイクロフラ
イスを有する機械的なフライス加工によって、共通の支
持体（パネル）上で調整する。この調整を行った後、ス
クリーン印刷プロセスにより、エッチングしたパターン
を例えばエポキシ樹脂からなる保護ラッカ層２０でカバ
ーする。但し、細長い開孔２２に沿った抵抗路１５の表
面のエッジ領域２４と銅プレート１０’の細長い開孔２
２の内部に位置する領域とは露出させたままにしてお
く。
【００１８】次のステップは、図４（ｄ）に示すよう
に、保護用ラッカでカバーされていない領域を電気的に
銅メッキして金属層１６（図１及び図２）を生成するこ
とである。この金属層１６は銅プレート１０’を抵抗路
１５に電気的に接続する接続素子として働くものであ
り、その厚さは約３０〜５０μｍである。
【００１９】図４（ｅ）に示すように、抵抗器毎に、２
つのプレート素子１０Ａ及び１０Ｂ（これらのプレート
素子１０Ａと１０Ｂは金属層１６により互いに接続され
ている）をそれぞれ電気的に分離するための間隙１１
（図２及び図３）を、対をなす金属層１６の相互間で抵
抗路の下に形成する。これは、積層体の裏面（図では底
面）側の銅プレート１０’をエッチングすることによっ
て行うことが好ましい。次いで、この積層体を分割して
個別の抵抗器を形成する前に、間隙１１をエポキシ樹脂
或いは同様の適切な絶縁材料１２（図２）で充填する。
これは、スクリーン印刷技術に相当する方法により行う
ことが出来る。
【００２０】図示の例においては、上記の全ステップが
終了して初めて、図４（ｆ）に示すような抵抗器を個別
に分離することが出来る。これを行うための１つの方法
は、座標打ち抜き機（Ｋｏｏｒｄｉｎａｔｅｎｓｔａｎ
ｚｅ）を使用することである。この座標打ち抜き機によ
って、金属層１６を細長い開孔２２の長手方向の中心に
沿ってのびる切断線に沿って、また、それと垂直に抵抗
路のエッジの長手方向に沿ってのびる切断線に沿って抵
抗器を次々に分離し、図１及び図３に示すような形の構
成素子を生成する。
【００２１】次いで、通常は、分離された抵抗器を一緒
に、例えば金属ケージに入れて、その全面を通常の方法
により錫で電気メッキすることが出来る。その後必要な
ステップは、クリーニングと自動試験装置による電気的
な試験だけである。
【００２２】上述したシーケンスをこの発明の範囲内で
種々変更することが可能である。特に、図４（ａ）、
（ｂ）及び（ｃ）を参照して説明したステップを含むこ
の方法の個々のステップの順序は変更することが出来
る。
【００２３】この明細書に記載した形式の抵抗器の使用
例を説明するために、プリント回路板の２つの電気的に
互いに分離された電流端子３０及び３１を図５に示す。
電流端子３０及び３１の各々は、錫メッキされたコネク
タパッド３２で終端している。互いに分離されたコネク
タパッド３２の幾何学的な位置は、これらのコネクタパ
ッド３２に半田付けされる抵抗器の下面のコネクタ面１
９の形状及び大きさにほぼ対応している。
【００２４】上述したように、この明細書に記載した形
式の抵抗器は、通常は４端子構造を必要としない。その
代わりに、通常の電圧測定のための接続は、例えば、図
示した幾何学的な構成のプリント回路板上で付加された
リード３４を介してコネクタパッド３２に対して行うこ
とが出来る。図示の幾何学的構成において、付加的なリ
ード３４は、コネクタパッド３２の相互間の隙間部分に
おいて、コネクタパッド３２の中央部に接続されてお
り、この隙間中を電流端子３０及び３１の長手方向とは
垂直に延びるように配置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従って形成された抵抗器の、抵抗路
を拡大して示す平面図である。
【図２】図１の抵抗器の側面図である。
【図３】図１及び図２の抵抗器の底面図である。
【図４】この発明の抵抗器の製造方法の各ステップを説
明するための図である。
【図５】この発明の抵抗器を半田付けするプリント回路
板の端子を示す図である。
【符号の説明】
１５ 抵抗路 １９ コネクタ面 １０Ａ、１０Ｂ 支持プレート素子 １６ 金属層 １８ 絶縁層 １１ コネクタ面間の間隙 ２２ 細長い開孔 １５’ 抵抗フィルム １８’ 接着フィルム １０’ 金属プレート ２０ 保護層 ２４ エッジ領域 ３２ プリント回路板の接続面 ３０、３１ 導電性端子 ３４ 電圧コネクタ導体

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 抵抗路を形成する、好ましくは抵抗性の
    合金のフィルムである少なくとも１つの抵抗層と、この
    抵抗路に導電的に接続されていて、かつ、互いに電気的
    に絶縁されている少なくとも２つの金属製コンタクト素
    子とを有する抵抗器であって、さらに、上記金属製コン
    タクト素子がこの抵抗器を平坦にプリント回路板上の端
    子に半田付けできるように上記抵抗路に対し少なくとも
    ほぼ平行な平面内にコネクタ面を有し、特徴として、上
    記金属製コンタクト素子が、熱伝導性金属製の支持プレ
    ート素子として構成されており、この金属製支持プレー
    ト素子の上記コネクタ面とは反対の表面上に上記抵抗路
    が配置されており、上記抵抗路と上記金属製支持プレー
    ト素子との間には熱伝導性の絶縁層が配設され、また上
    記抵抗路の各端部は接続素子によってそれぞれ上記金属
    製支持プレート素子に接続されている、ＳＭＤ構造の抵
    抗器。
  2. 【請求項２】 絶縁層が金属製支持プレート素子と抵抗
    路の間に設けられていて、この絶縁層のエッジに、上記
    抵抗路を上記支持プレート素子に接続する金属層が設け
    られていることを特徴とする、請求項１に記載の抵抗
    器。
  3. 【請求項３】 ２つの支持プレート素子が、２つのコネ
    クタ面の相互間に延びる間隙に充填され、上記２つの支
    持プレート素子を互いに電気的に絶縁する機械的に安定
    な絶縁材料により相互に固定されて接合されていること
    を特徴とする、請求項１又は２に記載の抵抗器。
  4. 【請求項４】 支持プレート素子が銅シートからなるこ
    とを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１つに記載
    の抵抗器。
  5. 【請求項５】 支持プレート素子が少なくともそのコネ
    クタ面を錫メッキされていることを特徴とする、請求項
    １乃至４のいずれか１つに記載の抵抗器。
  6. 【請求項６】 絶縁層が良好な熱伝導性を有する接着性
    フィルムからなることを特徴とする、請求項１乃至５の
    いずれか１つに記載の抵抗器。
  7. 【請求項７】 抵抗路を形成する、好ましくは抵抗性の
    合金のフィルムである少なくとも１つの抵抗層と、この
    抵抗路に導電的に接続されていて、かつ、互いに電気的
    に絶縁されている少なくとも２つの金属製コンタクト素
    子とを有する抵抗器であって、上記金属製コンタクト素
    子がこの抵抗器を平坦にプリント回路板上の端子に半田
    付けできるように上記抵抗路に対し少なくともほぼ平行
    な平面内にコネクタ面を有し、さらに上記金属製コンタ
    クト素子が熱伝導性金属製の支持プレート素子として構
    成されており、この金属製支持プレート素子の上記コネ
    クタ面とは反対の表面上に上記抵抗路が配置されている
    ＳＭＤ構造の抵抗器を製造する方法であって、上記抵抗
    性の合金からなるフィルムを上記熱伝導性金属からなる
    支持プレートに固定し、上記抵抗路が上記フィルムの一
    部を選択的に除去することによって形成され、特徴とし
    て、上記支持プレートが上記フィルムの選択された部分
    に電気的に接続され、さらに、各々が抵抗路の一端に電
    気的に接続された個別のコンタクト素子を形成するよう
    に分割されるＳＭＤ構造の抵抗器を製造する方法。
  8. 【請求項８】 （ａ）互いに平行な細長い開孔又は細長
    い開孔の列からなるパタンを、抵抗フィルム及び接着フ
    ィルムからなる複合フィルム中に形成するステップと； （ｂ）上記複合フィルムを金属プレートに重ね合わせる
    ステップと； （ｃ）上記抵抗フィルムに、写真平板法を用いてパタン
    を形成しエッチングして複数の個別の抵抗路を形成した
    後、これを、上記抵抗路のエッジ領域と上記細長い開孔
    中の上記金属プレートの表面領域を除いて保護層でカバ
    ーするステップと（ｄ）上記保護層によってカバーされ
    ていない領域を金属化して上記抵抗路を上記金属プレー
    トに電気的に接続するようにするステップと； （ｅ）上記細長い開孔に平行に延びかつ上記接着フィル
    ムにまで達する連続した間隙をこの間隙の両側にプレー
    ト素子がそれぞれ残るようにして設けて、上記金属プレ
    ートの上記抵抗路の２つのエッジ領域に接続された部分
    を互いに分離するステップと； （ｆ）上記複合フィルムと上記金属プレートで構成され
    た積層体を上記細長い開孔の長さ方向に沿って分割し、
    また、上記細長い開孔の内部にある上記金属層を上記抵
    抗路のエッジの長さ方向に沿って上記細長い開孔を横切
    る方向に分割して個別の抵抗器を形成するステップと； を有する、請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 金属プレートの間隙を機械的に安定化さ
    せるプラスチック材料で充填することを特徴とする、請
    求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 金属プレートの間隙をエッチングによ
    って形成する事を特徴とする、請求項８又は９に記載の
    方法。
  11. 【請求項１１】 抵抗路とコンタクト素子との間の電気
    的な接続を電気メッキによって行うことを特徴とする、
    請求項７乃至１０のいずれか１つに記載の方法。
  12. 【請求項１２】 互いに垂直な列と行とに配列された複
    数の抵抗路からなるパタンを支持プレート上に形成する
    ことを特徴とする、請求項７乃至１１のいずれか１つに
    記載の方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１に記載の抵抗器が取り付けら
    れたプリント回路板であって、上記抵抗器の上記支持プ
    レート素子の上の上記コネクタ面に対応するように配列
    された導電性端子上の２つ接続面と、この接続面から離
    れるように延びる２つの付加的な電圧コネクタ導体とが
    設けられて４端子構造が形成されるようにされたプリン
    ト回路板。
  14. 【請求項１４】 上記電圧コネクタ導体が上記２つのプ
    リント回路板の接続面相互間の隙間部分において上記接
    続面の中央に接続されていることを特徴とする、請求項
    １３に記載のプリント回路板。
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