(57)【要約】【課題】本発明は、高電力を印加されても長期信頼性を向上させることができる抵抗器を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の抵抗器１０は、金属で構成された第１の抵抗体１１と、前記第１の抵抗体１１の下面の両端部に形成された一対の電極１２ａ、１２ｂと、前記第１の抵抗体１１の上面に形成された第１の基板１３と、前記第１の基板１３の上面に形成され、第１の隙間１６を介して複数に分割された金属で構成し、かつ前記一対の端面電極１５ａ、１５ｂに接続した第１の放熱板１４と、前記第１の放熱板１４の上面に形成された第２の基板２０と、前記第２の基板２０の上面に形成され金属で構成された第２の抵抗体２１と、前記第１、第２の抵抗体１１、２１の端面に形成された一対の端面電極１５ａ、１５ｂとを備えたものである。【選択図】図１
2019016756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属で構成された第１の抵抗体と、前記第１の抵抗体の下面の両端部に形成された一対の電極と、前記第１の抵抗体の上面に形成された第１の基板と、前記第１の抵抗体の両端面に接続された一対の端面電極と、前記第１の基板の上面に形成され、第１の隙間を介して複数に分割された金属で構成し、かつ前記一対の端面電極に接続された第１の放熱板と、前記第１の放熱板の上方に形成された第２の基板と、前記第２の基板の上面に形成され、金属で構成し、かつ前記一対の端面電極に接続された第２の抵抗体とを備えた抵抗器。
【請求項２】
前記第１の抵抗体の抵抗値を、前記第２の抵抗体の抵抗値より低くした請求項１に記載の抵抗器。
【請求項３】
前記第１の基板を、樹脂にアルミナ粉末またはシリカ粉末を含有させたもので構成した請求項１に記載の抵抗器。
【請求項４】
前記第２の基板を実装用基板と同じ材料で構成した請求項１に記載の抵抗器。
【請求項５】
前記第２の基板と前記第１の放熱板の間に、第３の基板と第２の放熱板を下から順に配置し、前記第２の放熱板を、第２の隙間を介して複数に分割された金属で構成し、かつ前記一対の端面電極に接続した請求項１に記載の抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器の電流値検出等に使用される高電力で低い抵抗値の抵抗器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の抵抗器は、図２に示すように、板状または箔状の金属で構成された抵抗体１と、この抵抗体１の第１の面の両端部に形成された一対の電極２と、抵抗体１の第２の面に絶縁性の接着剤３を介して貼付けされた熱伝導が良好な放熱板４と、一対の電極２間および放熱板４の上面に形成された保護膜５とを備え、放熱板４は、隙間６によって２つに分割されていた。
【０００３】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５１４１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の抵抗器は、放熱板４と抵抗体１との間の絶縁性の接着剤３によって、抵抗体１で発生した熱が放熱板４に伝導しにくくなるため、抵抗体１の温度が高い状態となり、長期信頼性が悪化するという課題を有していた。
【０００６】
特に、抵抗体１は放熱板４の片面にしか形成されていないため、高い電力が印加されると抵抗体１の発熱が大きくなり、これにより、抵抗体１の温度が非常に高くなる。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、高電力が印加されても長期信頼性を向上させることができる抵抗器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様に係る抵抗器は、金属で構成された第１の抵抗体と、前記第１の抵抗体の下面の両端部に形成された一対の電極と、前記第１の抵抗体の上面に形成された第１の基板と、前記第１の抵抗体の両端面に接続された一対の端面電極と、前記第１の基板の上面に形成され、第１の隙間を介して複数に分割された金属で構成し、かつ前記一対の端面電極に接続された第１の放熱板と、前記第１の放熱板の上方に形成された第２の基板と、前記第２の基板の上面に形成され、金属で構成し、かつ前記一対の端面電極に接続された第２の抵抗体とを備えた。
【０００９】
第２の態様に係る抵抗器では、第１の態様において、前記第１の抵抗体の抵抗値を、前記第２の抵抗体の抵抗値より低くした。
【００１０】
第３の態様に係る抵抗器では、第１の態様において、前記第１の基板を、樹脂にアルミナ粉末またはシリカ粉末を含有させたもので構成した。
【００１１】
第４の態様に係る抵抗器では、第１の態様において、前記第２の基板を実装用基板と同じ材料で構成した。
【００１２】
第５の態様に係る抵抗器では、第１の態様において、前記第２の基板と前記第１の放熱板の間に、第３の基板と第２の放熱板を下から順に配置し、前記第２の放熱板を、第２の隙間を介して複数に分割された金属で構成し、かつ前記一対の端面電極に接続した。
【発明の効果】
【００１３】
高電力が印加されても長期信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態における抵抗器の断面図
【図２】従来の抵抗器の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明の一実施の形態における抵抗器１０の断面図である。
【００１６】
本発明の一実施の形態における抵抗器１０は、図１に示すように、金属で構成された第１の抵抗体１１と、第１の抵抗体１１の下面の両端部に形成された一対の電極１２ａ、１２ｂと、第１の抵抗体１１の上面に形成された第１の基板１３と、第１の基板１３の上面に形成された第１の放熱板１４と、第１の抵抗体１１の両端面に形成された一対の端面電極１５ａ、１５ｂとを備えている。
【００１７】
また、第１の放熱板１４を、第１の隙間１６を介して２つの第１の放熱板１４ａ、１４ｂに分割された金属で構成し、かつそれぞれを一対の端面電極１５ａ、１５ｂに接続している。
【００１８】
さらに、第１の放熱板１４ａ、１４ｂの上面にさらに、第３の基板１７と、第３の基板１７の上面に形成された第２の放熱板１８を形成し、第２の放熱板１８を、第２の隙間１９を介して２つの第２の放熱板１８ａ、１８ｂに分割された金属で構成し、かつそれぞれ一対の端面電極１５ａ、１５ｂに接続している。
【００１９】
そしてさらに、第２の放熱板１８の上面に、第２の基板２０が形成され、この第２の基板２０の上面に第２の抵抗体２１が形成されている。また、第２の抵抗体２１を一対の端面電極１５ａ、１５ｂに接続させ、その上面に保護膜２２を形成している。
【００２０】
上記構成において、前記第１の抵抗体１１、第２の抵抗体２１は、板状または箔状のＣｕＭｎＮｉ（マンガニン）で構成されている。ＣｕＮｉ、ＣｕＭｎ、ＮｉＣｒ、ＣｕＮｉＳｎ等の他の金属材料でもよいが、低ＴＣＲのＣｕＭｎＮｉがより好ましい。
【００２１】
また、第１の抵抗体１１、第２の抵抗体２１はエッチング等により蛇行状に形成され、さらに１つまたは複数のトリミング溝（図示せず）が設けられ、これにより抵抗値が調整される。
【００２２】
さらに、前記一対の電極１２ａ、１２ｂは、第１の抵抗体１１の下面における両端部に形成されている。また、一対の電極１２ａ、１２ｂは、Ｃｕを主成分とした金属材料を直接めっきして形成する。別体の金属板を第１の抵抗体１１に溶接、クラッド接合したり、第１の抵抗体１１に、スパッタ、印刷したりして形成してもよい。
【００２３】
そしてさらに、第１の抵抗体１１の下面において、一対の電極１２ａ、１２ｂ間にエポキシ樹脂またはシリコン樹脂で構成された保護膜２３が設けられている。
【００２４】
この一対の電極１２ａ、１２ｂを実装用基板（以下、図示せず）に接続して、抵抗器１０を実装する。
【００２５】
また、前記第１の基板１３は、第１の抵抗体１１の上面に直接接するように形成され、エポキシ樹脂にアルミナ粉末を混合させたもので構成された高熱伝導性樹脂基板である。
【００２６】
この第１の基板１３は、アルミナ粉末によって熱伝導性がよく、さらに絶縁性を有している。また、樹脂を含有しているため、プレスすることによって第１の抵抗体１１、第１の放熱板１４との接着性も良好になり、接着剤も不要となる。すなわち、この第１の基板１３を用いることによって、熱伝導性と接着性の両方を満たすことができる。
【００２７】
ここで、第１の基板１３中に含まれるアルミナ粉末の含有量は３０ｖｏｌ％〜６０ｖｏｌ％が好ましい。アルミナ粉末の含有量が少ないと熱伝導性が悪化する。アルミナ粉末の含有量が多いと接着性が悪化してしまう。
【００２８】
なお、アルミナ粉末の代わりにシリカ粉末を用いてもよいが、熱伝導率の大きいアルミナ粉末の方がより好ましい。
【００２９】
第１の基板１３の厚みは第１、第２の放熱板１４、１８より厚くなっている。
【００３０】
さらに、前記第１の放熱板１４は、第１の基板１３の上面の両端部に直接形成され、第１の隙間１６を介して２つの第１の放熱板１４ａ、１４ｂに分割されている。
【００３１】
この、第１の放熱板１４は、Ｃｕなどの金属で構成されており、かつ一方の第１の放熱板１４ａは、一対の端面電極１５ａ、１５ｂのうち一方に、他方の第１の放熱板１４ｂは、一対の端面電極１５ａ、１５ｂのうち他方に接続している。
【００３２】
さらに、一対の端面電極１５ａ、１５ｂは、第１の抵抗体１１、一対の電極１２ａ、１２ｂ、第１の基板１３、第１の放熱板１４、第２の基板２０、第２の放熱板１８、第３の基板１７、第２の抵抗体２１の両端部に形成され、銅やニクロムをスパッタすることによって設けられている。
【００３３】
また、その表面にはニッケルめっき、すずめっきが形成されている。そして、実装時にはその表面に実装用のはんだめっきが形成される。
【００３４】
前記第３の基板１７は、第１の放熱板１４ａ、１４ｂの上面に設けられ、実装用基板に使用される材料と同じガラスエポキシで構成されている。
【００３５】
そして、前記第２の放熱板１８は、第３の基板１７の上面の両端部に形成され、第２の隙間１９を介して２つの第２の放熱板１８ａ、１８ｂに分割されている。
【００３６】
この、第２の放熱板１８は、Ｃｕなどの金属で構成されており、かつ一方の第２の放熱板１８ａは、一対の端面電極１５ａ、１５ｂのうち一方に、他方の第２の放熱板１８ｂは、一対の端面電極１５ａ、１５ｂのうち他方に接続している。
【００３７】
第１の放熱板１４、第２の放熱板１８は、Ｃｕなどの金属で構成された板を、第１の基板１３、第２の基板２０、第３の基板１７に貼り付けて形成する。
【００３８】
また、第１の放熱板１４、第２の放熱板１８に、第１の隙間１６、第２の隙間１９を形成することによって、第１の放熱板１４、第２の放熱板１８に電流の経路ができないよう
にしている。
【００３９】
したがって、第１の隙間１６、第２の隙間１９の寸法は、抵抗器１０の全長（第１の基板１３、第２の基板２０の長さ）に対して１／５０以上であることが好ましい。一方、１／１０を越えると第１の放熱板１４、第２の放熱板１８の長さが短くなって放熱効果が小さくなり、好ましくない。
【００４０】
さらに、前記第２の基板２０は、第２の放熱板１８の上面に形成され、実装用基板に使用される材料と同じガラスエポキシで構成されている。
【００４１】
前記第２の基板２０の上面に第２の抵抗体２１が形成されている。また、第２の抵抗体２１を一対の端面電極１５ａ、１５ｂに接続させ、かつその上面に保護膜２２を形成する。
【００４２】
なお、第３の基板１７とその上面両端部に位置する第２の放熱板１８とを組み合わせたものを、複数積層してもよい。
【００４３】
ここで、第１の抵抗体１１と第２の抵抗体２１とは、抵抗器１０の上下に設けられ、一対の端面電極１５ａ、１５ｂを介して並列接続されており、抵抗器１０の抵抗値は、第１の抵抗体１１の抵抗値と第２の抵抗体２１の抵抗値の合成抵抗値となる。
【００４４】
一対の電極１２ａ、１２ｂ間において、第１の抵抗体１１と第２の抵抗体２１の抵抗値を略同一にしてもよいが、第１の抵抗体１１を第２の抵抗体２１より抵抗値を低くすることがより好ましい。このとき電流は、第１の抵抗体１１と第２の抵抗体２１に分流し、第２の抵抗体２１よりも抵抗値が低い第１の抵抗体１１に、より多く流れる。
【００４５】
実装用基板により近い第１の抵抗体１１に多く電流が流れるため、第１の抵抗体１１で発熱した熱は、実装用基板に放熱させ易くなる。第１の抵抗体１１の抵抗値は第２の抵抗体２１の抵抗値の１／３〜１／１０とするのが好ましい。第２の抵抗体２１に流れる電流が少なく発熱量は小さい。
【００４６】
このように、第１の抵抗体１１は第２の抵抗体２１よりも発熱が高くなるため、実装用基板への放熱効率がよい第１の抵抗体１１を実装面にする。
【００４７】
いいかえれば、第１の抵抗体１１と第２の抵抗体２１のうち、抵抗値が低い方を下方に設け、実装用基板に近くなるようにする。
【００４８】
本明細書では、実装用基板がある側を下方としている。
【００４９】
この抵抗器１０では、電流が印加されたときに第１、第２の抵抗体１１、２１で発生する熱が、第１の基板１３、第２の基板２０、第３の基板１７を介して第１の放熱板１４、第２の放熱板１８へ伝わり、第１の放熱板１４、第２の放熱板１８へ伝わった熱が一対の端面電極１５ａ、１５ｂを通って実装用基板に放熱され、さらに、一対の電極１２ａ、１２ｂを通って実装用基板に放熱され、これにより、第１、第２の抵抗体１１、２１の温度を低くすることができる。
【００５０】
次に、本発明の一実施の形態における抵抗器１０の製造方法について、図１を参照しながら説明する。
【００５１】
まず、第３の基板１７の両面の両端部に第１の放熱板１４、第２の放熱板１８を熱圧着
で接着させる。このとき、エッチングにより第１の隙間１６、第２の隙間１９を形成する。
【００５２】
次に、第２の基板２０、第１の基板１３、第１の抵抗体１１、第２の抵抗体２１を貼り付け、プレスする。これにより、第１の基板１３と、第１の抵抗体１１、第１の放熱板１４とを接着させることができ、第２の基板２０と、第２の抵抗体２１、第２の放熱板１８とを接着させることができる。
【００５３】
このとき、第１の隙間１６、第２の隙間１９を第２の基板２０、第１の基板１３が埋めるようになる。
【００５４】
次に、エッチングにより第１、第２の抵抗体１１、２１を蛇行状にした後、第１の抵抗体１１の下面両端部にめっきにより一対の電極１２ａ、１２ｂを形成する。
【００５５】
次に、第１、第２の抵抗体１１、２１にトリミング溝（図示せず）を形成し、これにより抵抗値調整する。
【００５６】
次に、第１の抵抗体１１の下面の一対の電極１２ａ、１２ｂ間にエポキシ樹脂またはシリコン樹脂を塗布、乾燥して保護膜２３を形成する。
【００５７】
また、第２の抵抗体２１の上面にエポキシ樹脂またはシリコン樹脂を塗布、乾燥して保護膜２２を形成する。
【００５８】
最後に、第１、第２の抵抗体１１、２１、一対の電極１２ａ、１２ｂ、第１、第２、第３の基板１３、１７、２０の両端部、および第１、第２の放熱板１４、１８に銅やニクロムをスパッタすることによって、一対の端面電極１５ａ、１５ｂを形成し、その後、その表面にニッケルめっき、すずめっきを形成する。
【００５９】
本発明の一実施の形態における抵抗器においては、第１の抵抗体１１と第２の抵抗体２１とを並列接続しているため、高い電力が印加されても第１、第２の抵抗体１１、２１の発熱が小さくなり、これにより、第１、第２の抵抗体１１、２１の温度を下げることができるため、高定格電力化、長期信頼性の向上が可能である。
【００６０】
さらに、第１の基板１３がエポキシ樹脂にアルミナ粉末を混合させたもので構成され、この第１の基板１３と電流が多く流れる第１の抵抗体１１とが直接接触し、この第１の基板１３と放熱板１４とが直接接触しているため、第１の抵抗体１１で発生した熱が放熱板１４を介して実装用基板に逃げ易くなり、これにより、第１の抵抗体１１の温度を大幅に下げることができるため、長期信頼性を向上させることができる。
【００６１】
すなわち、従来のように抵抗体と放熱板を接着剤で接着させた場合は、抵抗体で発生した熱が放熱板に伝導しにくく、また、熱伝導をよくするために接着剤を薄くすると、絶縁性が保持できない。
【００６２】
これに対し、本発明の一実施の形態では、第１の抵抗体１１と第１の放熱板１４の間に、エポキシ樹脂にアルミナ粉末を混合させたもので構成された高熱伝導性樹脂基板（第１の基板）１３を形成しているため、上述したように、熱伝導性がよく、絶縁性を有し、第１の抵抗体１１、第１の放熱板１４との接着性も良好となっている。
【００６３】
第１の基板１３としては、接着剤が必要になるセラミックは使用できない。絶縁性を向上させるため第１の基板１３を厚くしても熱伝導性は保持されるが、接着剤だと厚くすれ
ば熱伝導が悪化する。
【００６４】
また、実装用基板に使用される材料であるガラスエポキシで構成されている第２、第３の基板１７、２０を有しているため、実装後の熱膨張率の違いによるはんだクラックを防止できる。さらに、耐熱性にも優れる。
【００６５】
すなわち、エポキシ樹脂にアルミナ粉末を混合させたもので構成された高熱伝導性樹脂基板（第１の基板）１３と、ガラスエポキシで構成された樹脂基板（第２の基板２０、第３の基板１７）を積層構造にすることによって、長期信頼性の向上、定格電力の高電力化、はんだクラックの防止、耐熱性を実現できる。
【００６６】
第２の抵抗体２１と第２の基板２０とは、第２の基板２０が上述したようにガラスエポキシで構成されているため、両者をプレスすることで、密着性が向上する。なお、第２の基板２０を、第１の基板１３と同様に、エポキシ樹脂にアルミナ粉末を混合させたもので構成してもよい。
【００６７】
そして、抵抗器１０の上下を第１の抵抗体１１と第２の抵抗体２１で挟んだ構成になっているため、重量バランスもよくなる。
【００６８】
なお、図１では、上面視で第１の隙間１６、第２の隙間１９が同じ位置になっているが、上面視で異なる位置に設けた場合は、製品強度を向上させることができる。このとき、上面視で抵抗器の長手方向の中心線に対して線対称に配置すると、応力によって最も変形し易い中心部分を効率よく補強できる。
【００６９】
さらに、第１の放熱板１４、第２の放熱板１８を２つではなく、３つ以上に分割してもよい。このとき、一対の端面電極１５ａ、１５ｂの両方に必ず第１の放熱板１４、第２の放熱板１８が接続するようにする。
【００７０】
そして、第１の放熱板１４、第２の放熱板１８を一つの金属で構成してもよい。
【００７１】
このとき、第１の放熱板１４の一端部を一対の端面電極１５ａ、１５ｂの一方に接続し、第２の放熱板１８の一端部を一対の端面電極１５ａ、１５ｂの他方に接続する。
【００７２】
この構成により、第１、第２の抵抗体１１、２１を覆う第１の放熱板１４、第２の放熱板１８の長さが長くなるため、第１、第２の抵抗体１１、２１で発生した熱を効果的に逃がすことができる。
【００７３】
なお、保護膜２２、２３にシリカ、アルミナなどのセラミック粉で構成されたフィラーを混入させるのが好ましい。第１、第２の抵抗体１１、２１で発生した熱を、保護膜２２、２３にも逃がすことができるため、より第１、第２の抵抗体１１、２１の温度を下げることができるためである。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明に係る抵抗器は、高電力が印加されても長期信頼性を向上させることができるという効果を有するものであり、特に各種電子機器の電流値検出等に使用される高電力で低い抵抗値の抵抗器等に適用することにより有用となるものである。
【符号の説明】
【００７５】
１１  第１の抵抗体
１２ａ、１２ｂ  一対の電極
１３  第１の基板
１４（１４ａ、１４ｂ）  第１の放熱板
１５ａ、１５ｂ  一対の端面電極
１６  第１の隙間
１７  第３の基板
１８（１８ａ、１８ｂ）  第２の放熱板
１９  第２の隙間
２０  第２の基板
２１  第２の抵抗体
【図１】
2019016756.tif 000003
【図２】
2019016756.tif 000004