JP3845030B2 - チップ抵抗器の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はチップ抵抗器の製造方法に係り、特に、導電性接着剤と半田のいずれを用いても実装可能なチップ抵抗器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回路基板上に半田を用いて実装されるチップ抵抗器としては、従来、図７に示すような構造のものが広く知られている。同図に示すチップ抵抗器１は、アルミナ等からなる絶縁性のチップ状基板２と、このチップ状基板２上に形成された抵抗体３と、チップ状基板２の側部の上下両面および端面に形成されて抵抗体３と電気的に接続された一対の下地電極層４と、各下地電極層４を被覆するニッケルメッキ層５と、このニッケルメッキ層５を被覆する半田メッキ層６と、抵抗体３を被覆するガラスコート層（プリコート層）７と、このガラスコート層７を被覆するオーバーコート層８とによって構成されている。
【０００３】
このチップ抵抗器１の端子部は、下地電極層４とニッケルメッキ層５および半田メッキ層６の三層構造になっている。下地電極層４は、チップ状基板２の側部の上面に形成されて一端部が抵抗体３と重なり合う一対の上面電極層４ａと、チップ状基板２の側部の下面に形成された一対の下面電極層４ｂと、チップ状基板２の側部の端面（側端面）に形成されて上面電極層４ａおよび下面電極層４ｂを橋絡する一対の端面電極層４ｃとからなる。なお、ニッケルメッキ層５を介して下地電極層４を被覆する半田メッキ層６の代わりに、錫メッキ層を形成することもある。
【０００４】
抵抗体３は、ガラスコート層７で被覆した後、レーザ等でトリミングを行うことにより、所定の抵抗値に調整されている。このとき、ガラスコート層７は、抵抗体３の非トリミング領域がレーザ等の熱で損傷しないように保護する役目を果たす。オーバーコート層８としては、エポキシ樹脂やエポキシフェノール樹脂等のエポキシ系樹脂が一般に用いられている。このオーバーコート層８は抵抗体３のトリミング工程後に形成されるので、抵抗体３のトリミングした部分が空気中に晒されることはない。これにより、多湿雰囲気中においても抵抗体３へ水分が供給されにくくなるので、抵抗体３の酸化等に起因する抵抗値の変動を防止でき、製品の信頼性が確保されることとなる。
【０００５】
一方、回路基板上に導電性接着剤を用いて実装されるチップ抵抗器としては、従来、図８に示すような構造のものが広く知られている。同図に示すチップ抵抗器１０の場合、チップ状基板２や抵抗体３、上面電極層４ａ、下面電極層４ｂ、ガラスコート層７、オーバーコート層８等の構成要素については、基本的に前記チップ抵抗器１と同様であるが、半田付けするわけではないので端子部に半田メッキ層や錫メッキ層を設けておらず、チップ状基板２の側端面に形成した銀レジン（樹脂銀）９にて上面電極層４ａおよび下面電極層４ｂを橋絡している。
【０００６】
このほか、最近、高温半田を用いた実装に適用させるために、チップ抵抗器の端子部の最外層を金メッキ層にするという技術が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す従来のチップ抵抗器１を、回路基板上に導電性接着剤を用いて実装しようとすると、端子部の最外層の半田メッキ層６と導電性接着剤との間に大きな接触抵抗が発生してしまうため、実装後の抵抗値に誤差やバラツキが生じて好ましくない。また、図８に示す従来のチップ抵抗器１０を、回路基板上に半田を用いて実装しようとすると、銀レジン９の半田濡れ性が必ずしも良好ではないため、接続不良を起こす危険性がある。すなわち、この種のチップ抵抗器１やチップ抵抗器１０は、予め実装方法を規定しておかないと高い信頼性が確保しにくく、実装方法を限定しない汎用性という点で難があった。
【０００８】
これに対して、端子部の最外層を金メッキ層にした従来のチップ抵抗器では、金メッキ層の半田濡れ性がよく、かつ金メッキ層と導電性接着剤との間に大きな接触抵抗が発生する心配もないので、実装方法が半田付けであっても導電性接着剤による接着であっても適用可能となる。しかしながら、金メッキ層はシアンを含むメッキ浴に浸漬して形成されるため、従来のチップ抵抗器において一般的なエポキシ樹脂製またはエポキシフェノール樹脂製のオーバーコート層がシアンの影響で耐湿特性を劣化させやすいという問題が起こる。すなわち、チップ抵抗器の抵抗体を被覆して外表面に露出しているオーバーコート層の材料であるエポキシ系樹脂は、シアンに対する耐性が強くはないので、金メッキ層形成工程でシアンの影響によりオーバーコート層の耐湿特性が劣化する可能性が高く、その場合、オーバーコート層に水分が浸入し易い状態となり、長期間使用するとオーバーコート層の絶縁性の低下等に起因して抵抗値の変動を招来することとなる。
【０００９】
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、その目的は、導電性接着剤と半田のいずれを用いた実装にも好適であり、かつ長期に亘って抵抗値の安定化が図れる、汎用性および信頼性に優れたチップ抵抗器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明によるチップ抵抗器の製造方法は、絶縁性基板からなる大基板の上下両面に上面電極と下面電極を形成する電極形成工程と、前記大基板の上面に両端が前記上面電極の一端部と重なるように抵抗体を形成する抵抗体形成工程と、前記大基板の上面に前記抵抗体を被覆するようにガラスコート層を形成するガラスコート層形成工程と、前記ガラスコート層を通して前記抵抗体をトリミングした後に、このトリミング部分を含めて前記ガラスコート層を被覆するようにポリイミド系樹脂からなるオーバーコート層を形成するオーバーコート層形成工程と、前記オーバーコート層形成工程後に前記大基板を一次分割して短冊状基板を形成する一次分割工程と、前記短冊状基板の長手方向に沿う両側端面に端面電極を形成して該端面電極と前記上面電極および前記下面電極からなる下地電極層を形成する下地電極層形成工程と、前記下地電極層形成工程後に前記短冊状基板を二次分割してチップ状基板を形成する二次分割工程と、前記チップ状基板の前記下地電極層の表面にニッケルメッキ層を形成するニッケルメッキ層形成工程と、前記チップ状基板をシアンを含むメッキ浴に浸漬して前記ニッケルメッキ層の表面に金メッキ層を形成する金メッキ層形成工程とを具備する構成とした。
【００１１】
このような各種工程を経て製造されたチップ抵抗器では、抵抗体を被覆する最外層のオーバーコート層がシアンに対して比較的影響を受けにくいポリイミド系樹脂からなるため、チップ状基板をシアンを含むメッキ浴に浸漬して端子部の最外層に金メッキ層を形成する工程で、該オーバーコート層の耐湿特性がシアンによって不所望に劣化してしまうことを確実に防止できる。したがって、かかるチップ抵抗器は、導電性接着剤と半田のいずれを用いた場合でも支障なく実装できると共に、オーバーコート層の耐湿特性を高め、その絶縁性を長期に亘って維持することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るチップ抵抗器の断面図、図２は図１に示すチップ抵抗器の製造工程を示すフローチャート、図３は該製造工程中の電極形成工程および抵抗体形成工程を示す説明図、図４は該製造工程中のトリミング工程およびオーバーコート層形成工程を示す説明図、図５は該製造工程中の一次分割工程および端面電極形成工程を示す説明図、図６は本実施形態例に係るチップ抵抗器の耐湿負荷寿命試験の結果を従来技術と比較して示す特性図である。
【００１５】
図１に示すチップ抵抗器１１は、アルミナ等からなる絶縁性のチップ状基板１２と、このチップ状基板１２上に形成された抵抗体１３と、チップ状基板１２の側部の上下両面および端面に形成されて抵抗体１３と電気的に接続された一対の下地電極層１４と、各下地電極層１４を被覆するニッケルメッキ層１５と、このニッケルメッキ層１５を被覆する金メッキ層１６と、抵抗体１３を被覆するガラスコート層（プリコート層）１７と、このガラスコート層１７を被覆するポリイミド系樹脂製のオーバーコート層１８とによって構成されている。このチップ抵抗器１１の端子部は、下地電極層１４とニッケルメッキ層１５および金メッキ層１６の三層構造になっている。
【００１６】
各構成要素について詳しく説明すると、下地電極層１４は、チップ状基板１２の側部の上面に形成されて一端部が抵抗体１３と重なり合う一対の上面電極層１４ａと、チップ状基板１２の側部の下面に形成された一対の下面電極層１４ｂと、チップ状基板１２の側部の端面（側端面）に形成されて上面電極層１４ａおよび下面電極層１４ｂを橋絡する一対の端面電極層１４ｃとからなる。ここで、上面電極層１４ａおよび下面電極層１４ｂは銅等の金属薄膜からなり、端面電極層１４ｃはニッケル・クロム系の金属薄膜からなる。この下地電極層１４に被着せしめたニッケルメッキ層１５は、チップ状基板１２を図示せぬ回路基板上に半田付けする実装時に懸念される電極食われを防止したり、薄膜の金メッキ層１６を確実に形成するためのものである。
【００１７】
また、抵抗体１３上に印刷形成したガラスコート層１７は、後述するレーザトリミングによる抵抗値調整時に、抵抗体１３の非トリミング領域がレーザの熱で損傷しないように保護するためのものである。このガラスコート層１７上に印刷形成したオーバーコート層１８は、抵抗体１３のトリミングした部分が空気中に晒されないように保護するためのもので、本実施形態例ではオーバーコート層１８の材料としてエポキシポリイミド樹脂を採用している。
【００１８】
上述したチップ抵抗器１１の製造方法を主に図２に基づいて説明すると、まずステップＳ１として、縦横に延びる分割溝２１，２２を有する大基板２０を受け入れ、次にステップＳ２として、図３（ａ）に示すように、大基板２０の上下両面にそれぞれ上面電極層１４ａと下面電極層１４ｂを印刷して焼成する。なお、大基板２０はアルミナ等を主成分とする絶縁性の基板であり、後述するように、この大基板２０を分割溝２１，２２に沿って分割することによりチップ状基板１２が得られる。また、ステップＳ２では銅等の導電粉末を含有する電極ペーストを印刷して焼成することにより、銅等の金属薄膜からなる上面電極層１４ａと下面電極層１４ｂとが得られる。
【００１９】
次に、ステップＳ３として、図３（ｂ）に示すように、大基板２０の上面に両端がそれぞれ上面電極層１４ａの一端部と重なり合う抵抗体１３を印刷して焼成する。そして、ステップＳ４で、抵抗体１３を被覆するガラスコート層１７を印刷して焼成した後、ステップＳ５として、図４（ａ）に示すように、抵抗体１３をレーザトリミングすることにより各抵抗体１３を所定の抵抗値に調整する。
【００２０】
次に、ステップＳ６として、図４（ｂ）に示すように、ガラスコート層１７およびトリミング部分を被覆するオーバーコート層１８を印刷して焼成する。前述したように、オーバーコート層１８はエポキシポリイミド樹脂からなり、このオーバーコート層１８で完全に被覆されている限り、抵抗体１３は多湿雰囲気中においても水分の供給を受けないので、酸化等に起因する抵抗値の変動を防止できる。
【００２１】
次に、ステップＳ７として、大基板２０を分割溝２１に沿って分割する一次分割を行い、図５（ａ）に示すように短冊状基板２３を形成する。そして、ステップＳ８として、図５（ｂ）に示すように、短冊状基板２３の長手方向に沿って延びる一対の側端面にそれぞれスパッタリング法で金属薄膜を形成して端面電極層１４ｃとなし、この端面電極層１４ｃを上面電極層１４ａおよび下面電極層１４ｂと接続させることにより下地電極層１４を得る。
【００２２】
次に、ステップＳ９として、短冊状基板２３を分割溝２２に沿って分割する二次分割を行い、個々のチップ状基板１２を形成する。そして、ステップＳ１０として、チップ状基板１２の下地電極層１４の表面にニッケルメッキ層１５を形成した後、ステップＳ１１として、このニッケルメッキ層１５の表面に金メッキ層１６を形成することにより、三層構造の端子部を備えたチップ抵抗器１１が得られる。ここで、金メッキ層１６はシアンを含むメッキ浴に浸漬して形成されるので、オーバーコート層１８に対するシアンの悪影響について考慮する必要があるが、ポリイミド系樹脂はエポキシ系樹脂に比べて耐シアン性に優れた材料なので、ポリイミド系樹脂からなるオーバーコート層１８の耐湿特性がシアンの影響で不所望に劣化する心配はない。
【００２４】
このように本実施形態例に係るチップ抵抗器１１は、端子部の最外層に半田濡れ性のよい金メッキ層１６が設けてあるので、回路基板上に半田を用いて実装した場合に接続不良を起こしにくく、また、回路基板上に導電性接着剤を用いて実装した場合にも、接触抵抗を極めて低く抑えることができる。すなわち、このチップ抵抗器１１は、半田と導電性接着剤のいずれを用いた場合でも支障なく実装することができ、実装方法を限定しない汎用性を有する。
【００２５】
しかも、このチップ抵抗器１１では、端子部が下地電極層１４とニッケルメッキ層１５および金メッキ層１６の三層構造になっており、半田による実装を可能としているのにも拘わらず鉛が使用されていないため、環境への影響を配慮した鉛フリーのチップ抵抗器１１を製造することができる。
【００２６】
また、このチップ抵抗器１１では、抵抗体１３を被覆する最外層のオーバーコート層１８の材料としてポリイミド系樹脂を選択し、金メッキ層１６の形成工程でメッキ浴中のシアンがオーバーコート層１８に多大な損傷を与えないように配慮してあるので、オーバーコート層１８の耐湿特性を良好に保つことができる。それゆえ、多湿雰囲気中においてもオーバーコート層１８の絶縁性が維持され、長期間使用しても抵抗値の変動を起こしにくい高信頼性が得られる。
【００２７】
図６中に黒丸で示すデータは、実際にチップ抵抗器１１の耐湿負荷寿命を多湿雰囲気中において測定した試験結果であり、同図中に白丸で示すデータは、オーバーコート層の材料を従来一般のエポキシ系樹脂とした以外は同等の構成のチップ抵抗器（比較例）について、同条件で耐湿負荷寿命を測定した試験結果である。図６に明らかなように、エポキシ系樹脂製のオーバーコート層を備えた比較例では、試験時間が２５０時間ですでに抵抗値変化率が１０％に近いサンプルが確認され、試験時間が１０００時間になると抵抗値変化率が１０％を上回るサンプルが確認されたのに対し、本実施形態例に係るチップ抵抗器１１の場合、試験時間が１０００時間になっても抵抗値が不所望に変化するサンプルは一つも確認されず、長期に亘って抵抗値を安定に保てることがわかる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３０】
本発明の製造方法を用いて得られるチップ抵抗器は、抵抗体を被覆する最外層のオーバーコート層がシアンに対して比較的影響を受けにくいポリイミド系樹脂からなるため、チップ状基板をシアンを含むメッキ浴に浸漬して端子部の最外層に金メッキ層を形成する工程で、該オーバーコート層の耐湿特性がシアンによって不所望に劣化してしまうことを確実に防止できる。したがって、導電性接着剤と半田のいずれを用いた実装にも好適であり、かつ長期に亘って抵抗値の安定化が図れる汎用性および信頼性に優れたチップ抵抗器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態例に係るチップ抵抗器の断面図である。
【図２】該チップ抵抗器の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】該製造工程中の電極形成工程および抵抗体形成工程を示す説明図である。
【図４】該製造工程中のトリミング工程およびオーバーコート層形成工程を示す説明図である。
【図５】該製造工程中の一次分割工程および端面電極形成工程を示す説明図である。
【図６】本実施形態例に係るチップ抵抗器の耐湿負荷寿命試験の結果を従来技術と比較して示す特性図である。
【図７】従来例に係るチップ抵抗器の断面図である。
【図８】他の従来例に係るチップ抵抗器の断面図である。
【符号の説明】
１１ チップ抵抗器
１２ チップ状基板
１３ 抵抗体
１４ 下地電極層
１４ａ 上面電極層
１４ｂ 下面電極層
１４ｃ 端面電極層
１５ ニッケルメッキ層
１６ 金メッキ層
１７ ガラスコート層
１８ オーバーコート層
２０ 大基板
２１，２２ 分割溝
２３ 短冊状基板

Claims (1)

1. 絶縁性基板からなる大基板の上下両面に上面電極と下面電極を形成する電極形成工程と、前記大基板の上面に両端が前記上面電極の一端部と重なるように抵抗体を形成する抵抗体形成工程と、前記大基板の上面に前記抵抗体を被覆するようにガラスコート層を形成するガラスコート層形成工程と、前記ガラスコート層を通して前記抵抗体をトリミングした後に、このトリミング部分を含めて前記ガラスコート層を被覆するようにポリイミド系樹脂からなるオーバーコート層を形成するオーバーコート層形成工程と、このオーバーコート層形成工程後に前記大基板を一次分割して短冊状基板を形成する一次分割工程と、前記短冊状基板の長手方向に沿う両側端面に前記上面電極および前記下面電極と接続する端面電極を形成して下地電極層となす端面電極形成工程と、この端面電極形成工程後に前記短冊状基板を二次分割してチップ状基板を形成する二次分割工程と、前記チップ状基板の前記下地電極層の表面にニッケルメッキ層を形成するニッケルメッキ層形成工程と、前記チップ状基板をシアンを含むメッキ浴に浸漬して前記ニッケルメッキ層の表面に金メッキ層を形成する金メッキ層形成工程とを具備してなるチップ抵抗器の製造方法。

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