JP6150593B2 - チップ抵抗器 - Google Patents

Description

本発明はチップ抵抗器に関する。

電子機器の小型化に伴い、その回路基板の実装密度を高めるため、表面実装部品であるチップ抵抗器に対しても小型低背化が要求されている。この要求に対し、特許文献１、特許文献２にはセラミック基板表面に設けられた凹部に、抵抗体を埋め込んだチップ抵抗器が開示されている。

この従来のチップ抵抗器の構造例を図６、図７に示す。従来のチップ抵抗器は、表面中央部に凹部を有するセラミック基板１と、セラミック基板１の表面両端部から凹部２の一部にかけて形成される第１表面電極４ａ及び第２表面電極４ｂと、第１表面電極４ａ及び第２表面電極４ｂの一部を埋めるように凹部２内に充填される抵抗体３と、を備えている。そして、第１表面電極４ａ及び第２表面電極４ｂは、セラミック基板１の裏面に形成される同極の第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂと、セラミック基板１の側面に形成される第１側面電極６ａ及び第２側面電極６ｂによりそれぞれ接続される。

そして、セラミック基板１の第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂが、外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続されることで、第１側面電極６ａ及び第２側面電極６ｂと第１表面電極４ａ及び第２表面電極４ｂを介して、抵抗体３へ電圧が印可される。

特開２００２−３４３６０１ 特開２００４−１４６８４８

上記従来のチップ抵抗器を外部電気回路基板に実装し、電圧を印可したところ、抵抗体自身が発する熱を効率良く放散できずに、抵抗体の電気抵抗値が一定しない場合があった。そして、一定の電気抵抗値が得られないことにより、チップ抵抗器としての信頼性が損なわれてしまうことがあった。

そこで、本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、小型低背化しつつ、電圧印可時に抵抗体が発する熱を効率良く放散することができるチップ抵抗器を提供することにある。そして、当該目的を達成することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明者らは鋭意検討を重ねたところ、第１表面電極と第２表面電極間の中央付近の抵抗体の温度が最も高く、第１表面電極及び第２表面電極の近傍付近の抵抗体の温度が中央付近より低いという知見を得て、抵抗体が発する熱は主に表面電極を介して放散されることをつきとめた。そこで、本発明者らはさらに鋭意検討を重ね本発明に至った。

上記課題を解決するため、本発明のチップ抵抗器は、表面に凹部が形成されるセラミック基板と、前記凹部に充填される抵抗体と、前記抵抗体と電気的に接続するとともに、前記抵抗体の両端部に対向して当接される一対の電極である第１表面電極及び第２表面電極と、を備えるチップ抵抗器であって、前記セラミック基板を前記表面側から平面視した場合、前記凹部は、前記第１表面電極の一部と少なくとも一部が重なる第１凹部領域と、前記第２表面電極の一部と少なくとも一部が重なる第２凹部領域と、前記第１表面電極と前記第２表面電極の対向方向に所定幅で伸びて、前記第１凹部領域と前記第２凹部領域とを連結する第３凹部領域と、を有し、前記第１凹部領域と前記第２凹部領域の幅は、前記第３凹部領域の前記所定幅よりも広いことを特徴とする。

このようなチップ抵抗器では、セラミック基板の表面側から平面視した場合に、第１表面電極及び第２表面電極と重なる第１凹部領域及び第２凹部領域を、第１表面電極と第２表面電極との間に設けられる第３凹部領域より幅広くしている。そのため、凹部に充填される抵抗体と電極との接触面積が従来と比較して広くなり、電極に熱を放散し易くなる。すなわち、本発明のチップ抵抗器は、第１凹部領域及び第２凹部領域を幅広くして、表面電極と抵抗体との接触面積を増大させることにより、熱の放散経路をより広く確保することで、抵抗体が発する熱を効率良く放散させている。
従って、本発明のチップ抵抗器によれば、小型低背化しつつ、電圧印可時に抵抗体が発する熱を効率良く放散することができる。

また、前記セラミック基板を前記表面側から平面視した場合、前記第１表面電極と重ならない前記第１凹部領域が、前記第１表面電極と前記第３凹部領域との間に在り、前記第２表面電極と重ならない前記第２凹部領域が、前記第２表面電極と前記第３凹部領域との間に在ることが好ましい。

このようなチップ抵抗器によれば、第１表面電極と第３凹部領域との間、及び第２表面電極と第３凹部領域との間に、第３凹部領域より幅広い凹部領域があることにより、表面電極と抵抗体との接触部分に対して熱の放散経路をより広く確保できる。そのため、抵抗体が発する熱が表面電極と抵抗体との接触部分を介して放散される前に、予めその接触部分に熱をより多く放散させることで、より効率良く放散することができる。

前記セラミック基板の裏面に、前記第１表面電極と電気的に接続する第１裏面電極と、前記第２表面電極と電気的に接続する第２裏面電極と、をさらに備え、前記セラミック基板を前記表面側から平面視した場合、前記第１裏面電極と前記第２裏面電極の形成領域は前記抵抗体の形成領域と重なることが好ましい。

このようにチップ抵抗器によれば、抵抗体の直下に第１裏面電極及び第２裏面電極を形成することで、第１表面電極及び第２表面電極を介してだけではなく、抵抗体が発する熱を第１裏面電極及び第２裏面電極にも効率良く放散することができる。

本発明によれば、小型低背化しつつ、電圧印可時に抵抗体が発する熱を効率良く放散するチップ抵抗器を提供される。

本発明の第１実施形態を平面視した時の様子を示す図である。 図１における凹部２を示す図である。 図１のＡ−Ａ´断面図である。 本発明の第２実施形態を平面視した時の様子を示す図である。 図４のＢ−Ｂ´断面図である。 従来のチップ抵抗器を平面視した時の様子を示す図である。 図６のＣ−Ｃ´断面図である。

以下、本発明に係るチップ抵抗器の実施形態について図１〜５を参照して詳細に説明する。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。尚、実施形態の理解を容易にするために、図１、図４においては、保護層を示していない。

以下に、本発明の第１実施形態について詳細に説明する。図１は、第１実施形態をセラミック基板の表面側から平面視した時の様子を示す図である。図２は、図１における凹部２を示す図である。図３は、図１におけるチップ抵抗器の、Ａ−Ａ´による断面図である。

＜チップ抵抗器について＞
このチップ抵抗器１１は、凹部２を有するセラミック基板１と、凹部２に充填された抵抗体３と、第１表面電極４ａ及び第２表面電極４ｂと、第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂと、第１側面電極６ａ及び第２側面電極６ｂと、保護層７とを、主な構成要素として備える。

＜セラミック基板１について＞
セラミック基板１は、平板状であり、後記する抵抗体３や保護層７が形成される表面と、表面と対向する裏面を有する。さらに、対向する一対の短側面と、対向する一対の長側面とを有する。そして、セラミック基板１の中央部には、厚み方向に窪む凹部２を有する。

＜凹部２について＞
凹部２は、図１及び図２のように、セラミック基板１の表面側から平面視した場合、第１凹部領域２ａと第２凹部領域２ｂと第３凹部領域２ｃとから構成される。

また、図３のように、凹部２の横断面形状は、略Ｔ字形状である。各凹部領域の底面は、セラミック基板１の表面に略平行な平面である。そして、第１凹部領域２ａと第２凹部領域２ｂの深さは、第３凹部領域の深さより浅くなっている。尚、深さとは、各凹部領域の底面からセラミック基板１の表面までの距離のことである。また、各凹部領域の側面は、セラミック基板１の表面に向かって広がる傾斜面になっている。

また、本実施形態では、各凹部領域の側面は傾斜面であるが、セラミック基板１の表面に対して垂直な平面になっていても良い。

＜第１凹部領域２ａについて＞
第１凹部領域２ａは、第１表面電極４ａと重なる部分を含む領域であって、後記する第３凹部領域２ｃより幅が広い領域のことである。また、第１凹部領域２ａは、第３凹部領域２ｃから第１表面電極４ａ側の凹部２の端部に向かって漸次広がる第１漸開領域２ａＡと、第１漸開領域２ａＡから凹部２の端部に向かってセラミック基板１の長辺方向と平行に伸びる第１平行領域２ａＢと、から構成される。そして、図２のように、第１平行領域２ａＢの一部は第１表面電極４ａと重なっており、第１漸開領域２ａＡは第３凹部領域２ｃと第１平行領域２ａＢの間に配置される。尚、本実施形態においては、幅とはセラミック基板１の短辺方向の長さのことである。

また、第１漸開領域２ａＡは、セラミック基板１の表面側から平面視した場合、階段状でもよいし、又は設けなくてもよい。

＜第２凹部領域２ｂについて＞
第２凹部領域２ｂは、第２表面電極４ｂと重なる部分を含む領域であって、後記する第３凹部領域２ｃより幅が広い領域のことである。また、第２凹部領域２ｂは、第３凹部領域２ｃから第２表面電極４ｂ側の凹部２の端部に向かって漸次広がる第２漸開領域２ｂＡと、第２漸開領域２ｂＡから凹部２の端部に向かってセラミック基板１の長辺方向と平行に伸びる第２平行領域２ｂＢとから構成される。そして、図２のように、第２平行領域２ｂＢの一部は第２表面電極４ｂと重なっており、第２漸開領域２ｂＡは第３凹部領域３ｃと第２平行領域２ｂＢの間に配置される。尚、本実施形態においては、幅とはセラミック基板１の短辺方向の長さのことである。

また、第２漸開領域２ｂＡは、セラミック基板１の表面側から平面視した場合、階段状でもよいし、又は設けなくてもよい。

＜第３凹部領域２ｃについて＞
第３凹部領域２ｃは、第１凹部領域２ａと第２凹部領域２ｂとを連結する領域であって、セラミック基板１の長辺方向（第１表面電極４ａと第２表面電極４ｂとが対向する方向）と平行に所定の幅で伸びる領域である。

＜抵抗体３について＞
抵抗体３は、凹部２に充填して形成される。そのため、抵抗体３は、図１のように、セラミック基板１の表面側から平面視した形状は、凹部２と略同一の形状となる。また、抵抗体３の横断面の形状は、図３のように、凹部２と略同一の形状となる。

図３のように、第１凹部領域２ａ及び第２凹部領域２ｂに形成された抵抗体３の厚みは、第３凹部領域２ｃに形成された抵抗体３の厚みよりも薄い。そのため、第３凹部領域に形成された抵抗体３の断面積（セラミック基板１の短側面と平行な面で切断した断面積）と、第１凹部領域２ａ及び第２凹部領域２ｂに形成された抵抗体３の断面積との差が、各凹部領域の深さが同一である場合と比較して、減少している。尚、本実施形態では、各凹部領域に形成される抵抗体３の断面積が略一定となるように、各凹部領域の深さを設定している。

＜第１表面電極４ａ及び第２表面電極４ｂについて＞
金属を主成分とする材料で構成される一対の電極である、第１表面電極４ａ及び第２表面電極４ｂは、抵抗体３のセラミック基板１の長辺方向の両端部のそれぞれに対向して当接される。具体的には、第１表面電極４ａは、セラミック基板１の表面から第１凹部領域２ａの側面及び底面の一部に配置される。また、第２表面電極４ｂは、セラミック基板１の表面から第２凹部領域２ｂの側面及び底面の一部に配置される。すなわち、本実施形態の場合、表面電極の一部は、セラミック基板１と抵抗体３に挟まれた状態で配置されている。

また、第１表面電極４ａ及び第２表面電極４ｂの幅は、第３凹部領域２ｃの幅より広く形成されている。
尚、第１表面電極４ａ及び第２表面電極４ｂと、抵抗体３との接触面積を大きくするために、第１表面電極４ａ及び第２表面電極４ｂの幅と、凹部２の第１平行領域２ａＢ及び第２平行領域２ｂＢの幅とは、近似していることが好ましい。

＜第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂについて＞
金属を主成分とする材料で構成される第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂは、セラミック基板１の裏面に離間して配置される。そして、第１裏面電極５ａは第１表面電極４ａと同極であり、第２裏面電極５ｂは第２表面電極４ｂと同極である。これら同極の電極同士は、後記する側面電極によって電気的に接続される。

また、セラミック基板１の表面側から平面視した場合、第１裏面電極５ａの形成領域は第１凹部領域２ａの形成領域と重なり、第２裏面電極５ｂの形成領域は第２凹部領域２ｂと重なっている。

＜第１側面電極６ａ及び第２側面電極６ｂについて＞
金属を主成分とする材料で構成される第１側面電極６ａは、セラミック基板１の第１表面電極４ａ側の短側面に形成され、第１表面電極４ａと同極の第１裏面電極５ａとを連結し、電気的に接続する。
金属を主成分とする材料で構成される第２側面電極６ｂは、セラミック基板１の第２表面電極４ｂ側の短側面に形成され、第２表面電極４ｂと同極の第２裏面電極５ｂとを連結し、電気的に接続する。

＜保護層について＞
絶縁膜からなる保護層７は、抵抗体３を保護するため、抵抗体３を覆うように形成される。保護層７を構成する絶縁膜は、ガラスや樹脂等の材料から構成される。

これまでに説明した各電極は、抵抗体３が発する熱の放散経路となるため、熱伝導性が高い金属材料で構成することが好ましい。

第１実施形態によれば、第１表面電極４ａと第２表面電極４ｂ間の中央付近の抵抗体３が発する熱は、漸次幅広くなる抵抗体３に沿って抵抗体３の中心部から端部に向かって伝わる。そして、面積が増大した表面電極４ａ，４ｂと抵抗体３との接触部分より、効率良く熱を放散することができる。

また、第１実施形態によれば、抵抗体３と、第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂとの距離が、従来例（図７参照）と比べて短くなる。よって、抵抗体３の下部（セラミック基板１の裏面側に位置する部分）が発する熱を、第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂを介して効率良く放散することができる。

また、第１実施形態によれば、セラミック基板１の短側面と平行な面で切断した抵抗体３の断面積が略一定となるため、抵抗体３の全体において温度の偏りがなくなる。よって、抵抗値のブレが減少し、チップ抵抗器としての信頼性が向上する。

以上のように、第１実施形によれば、小型低背化しつつ、電力印可時に抵抗体が発する熱を効率良く放散することができるチップ抵抗器を提供することができる。

次に、本発明のチップ抵抗器の製造例について説明する。

まず、アルミナを主成分とするセラミックグリーンシートを、プレス成型により凹部を形成した後、約１６００℃で焼成して、セラミック基板を得る。

次に、セラミック基板の表面の所定位置にＡｇ−Ｐｄを主成分とするペーストをスクリーン印刷する。そして、セラミック基板の裏面の所定位置に、Ａｇ−Ｐｄを主成分とするペーストをスクリーン印刷する。その後、約８５０℃で焼成して、第１表面電極と第２表面電極と第１裏面電極と第２裏面電極を形成する。
また、Ａｇ−Ｐｄペーストに限定されず、例えばＡｇペーストを用いてもよい。

次に、凹部に、酸化ルテニウムを主成分とする抵抗体ペーストをスクリーン印刷にて充填させた後、約８５０℃で焼成して、抵抗体を形成する。必要に応じて、抵抗体のレーザートリミングを行い、抵抗値を修正する。

次に、抵抗体上に、ガラスを主成分とするガラスペーストをスクリーン印刷した後、約６５０℃で焼成して、保護層を形成する。

以上の処理は多数個取りの基板の一括処理であるが、次に短冊状に分割する加工を行う。分割後、露出したセラミック基板側面に、スパッタリングによりＮｉ・Ｃｒを主成分とする側面電極を形成する。

そして、チップ単体に分割する加工を行う。これにより、チップ抵抗器を得る。

以下に、本発明の第２実施形態について詳細に説明する。図４は、本発明の第２の実施形態をセラミック基板の表面側から平面視した時の様子を示す図である。図５は、図４におけるチップ抵抗器の、Ｂ−Ｂ´による断面図である。

第２実施形態のチップ抵抗器１１は、第１の実施形態のチップ抵抗器１１において、第１凹部領域２ａの第１漸開領域２ａＡ及び第２凹部領域２ｂの第２漸開領域２ｂＡを無くし、凹部２の各凹部領域の深さを同一にしたものである。

そして、図４のように、第１凹部領域２ａは第１表面電極４ａと全て重なり、第２凹部領域２ｂは第２表面電極４ｂと全て重なる。言い換えると、第３凹部領域２ｃの一部が、第１表面電極４ａ及び第２表面電極４ｂと重なる。このため、第１表面電極４ａと第２表面電極４ｂの間に形成される抵抗体３の断面積（セラミック基板１の短側面と平行な面で切断した断面積）は、略一定となる。

第２実施形態によれば、従来例（図６参照）と比べ、抵抗体３と、第１表面電極４ａ及び第２表面電極４ｂとの接触面積が増大するため、抵抗体３から第１表面電極４ａ及び第２表面電極４ｂへと効率良く熱を放散することができる。

また、第２実施形態によれば、抵抗体３と、第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂとの距離が、従来例（図７参照）と比べて短くなる。よって、抵抗体３の下部（セラミック基板１の裏面側に位置する部分）が発する熱を、第１裏面電極５ａ及び第２裏面電極５ｂを介して、効率良く放散することができる。

また、第２実施形態によれば、第１表面電極４ａと第２表面電極４ｂの間に形成される抵抗体３の断面積が一定となるため、抵抗体３の全体において温度の偏りがなくなる。よって、抵抗値のブレが減少し、チップ抵抗器としての信頼性が向上する。

以上のように、第２実施形態によれば、小型低背化しつつ、電力印可時に抵抗体が発する熱を効率良く放散することができるチップ抵抗器を提供することができる。

これまで説明した実施形態において、第１表面電極４ａ、第２表面電極４ｂの一部がセラミック基板１と抵抗体３に挟まれた状態で、セラミック基板１の表面から第１凹部２の側面及び底面の一部に配置された。本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１表面電極４ａ、第２表面電極４ｂは、セラミック基板１の表面と凹部２に充填された抵抗体３とを跨ぐ状態で、セラミック基板１の表面から抵抗体の表面に配置されてもよい。

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。

本発明のチップ抵抗器は、小型低背化しつつ、熱の放散性を向上させたものであり、様々な電子機器に利用可能である。

１ セラミック基板
２ 凹部
２ａ 第１凹部領域
２ａＡ 第１漸開領域
２ａＢ 第１平行領域
２ｂ 第２凹部領域
２ｂＡ 第２漸開領域
２ｂＢ 第２平行領域
２ｃ 第３凹部領域
３ 抵抗体
４ａ 第１表面電極
４ｂ 第２表面電極
５ａ 第１裏面電極
５ｂ 第２裏面電極
６ａ 第１側面電極
６ｂ 第２側面電極
７ 保護層
１１ チップ抵抗器

Claims (3)

1. 表面に凹部が形成されるセラミック基板と、
   前記凹部に充填される抵抗体と、
   前記抵抗体と電気的に接続するとともに、前記抵抗体の両端部に対向して当接される一対の電極である第１表面電極及び第２表面電極と、
   を備えるチップ抵抗器であって、
   前記セラミック基板を前記表面側から平面視した場合、
   前記凹部は、
   前記第１表面電極の一部と少なくとも一部が重なる第１凹部領域と、
   前記第２表面電極の一部と少なくとも一部が重なる第２凹部領域と、
   前記第１表面電極と前記第２表面電極の対向方向に所定幅で伸びて、前記第１凹部領域と前記第２凹部領域とを連結する第３凹部領域と、
   を有し、
   前記第１凹部領域と前記第２凹部領域の幅は、前記第３凹部領域の前記所定幅よりも広い
   ことを特徴とするチップ抵抗器。
2. 前記セラミック基板を前記表面側から平面視した場合、
   前記第１表面電極と重ならない前記第１凹部領域が、前記第１表面電極と前記第３凹部領域との間に在り、
   前記第２表面電極と重ならない前記第２凹部領域が、前記第２表面電極と前記第３凹部領域との間に在る
   ことを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器。
3. 前記セラミック基板の裏面に、
   前記第１表面電極と電気的に接続する第１裏面電極と、
   前記第２表面電極と電気的に接続する第２裏面電極と、
   をさらに備え、
   前記セラミック基板を前記表面側から平面視した場合、
   前記第１裏面電極と前記第２裏面電極の形成領域は前記抵抗体の形成領域と重なる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のチップ抵抗器。
   

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