(57)【要約】  この抵抗器では、ヒートシンク（Ａｌ部材）（２３）と、セラミックス基板（１１）の他方の面（１１ｂ）には、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材によって接合されている。Ａｌ−Ｓｉ系のろう材は、融点が６００〜７００℃程度である。こうしたＡｌ−Ｓｉ系のろう材を用いてヒートシンク（２３）とセラミックス基板（１１）とを接合することによって、耐熱性と接合時の熱劣化を同時に防止することができる。
2015105124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス基板の一方の面に形成された抵抗体及び金属電極を含むチップ抵抗体と、前記金属電極に電気的に接続された金属端子と、前記セラミックス基板の他方の面側に形成されたＡｌ部材と、を備え、
前記セラミックス基板と前記Ａｌ部材とが、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材によって接合され、
前記金属電極と前記金属端子とが、融点４５０℃以上の金属部材の一端および他端にそれぞれ接合されることで、互いに電気的に接続されることを特徴とする抵抗器。
【請求項２】
前記金属部材は、Ａｌワイヤー、またはＡｌテープである請求項１に記載の抵抗器。
【請求項３】
前記Ａｌ部材は、純度が９９．９８％以上のＡｌからなる緩衝層とヒートシンクの積層体であり、前記緩衝層と前記セラミックス基板の他方の面がＡｌ−Ｓｉ系のろう材によって接合されている請求項１または２に記載の抵抗器。
【請求項４】
前記緩衝層の厚みが０．４ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下の範囲である請求項３に記載の抵抗器。
【請求項５】
前記セラミックス基板の厚みは０．３ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲であり、かつ、前記ヒートシンクの厚みは２．０ｍｍ以上、１０．０ｍｍ以下の範囲である請求項３または４に記載の抵抗器。
【請求項６】
前記チップ抵抗体および前記金属端子は、その一部が絶縁性の封止樹脂によって覆われ、前記封止樹脂は、熱膨張係数が８ｐｐｍ／℃以上、２０ｐｐｍ／℃以下の範囲の樹脂である請求項１ないし５いずれか一項に記載の抵抗器。
【請求項７】
前記Ａｌ部材は、前記セラミックス基板との接合面に対する対向面が、その中央領域を頂部として前記セラミックス基板と反対の方向に向かって湾曲した湾曲面を成し、
前記対向面の湾曲の度合いが、３０μｍ／５０ｍｍ以上、７００μｍ／５０ｍｍ以下の範囲である請求項１ないし６いずれか一項に記載の抵抗器。
【請求項８】
請求項１に記載された抵抗器を製造する抵抗器の製造方法であって、
前記セラミックス基板と前記Ａｌ部材との間に、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔を配し、これらを積層方向に沿って加圧しつつ加熱して、前記セラミックス基板と前記Ａｌ部材とを前記ろう材によって接合する工程と、
接着剤によって前記金属端子を前記金属電極の表面上に位置決めする工程と、
前記金属端子および前記金属電極に対して、それぞれ金属部材の一端および他端を接触させて超音波を印加し、金属部材の一端および他端にそれぞれ前記金属電極および前記金属端子を接合する工程と、を備えたことを特徴とする抵抗器の製造方法。
【請求項９】
請求項６に記載された抵抗器を製造する抵抗器の製造方法であって、
前記チップ抵抗体の周囲を取り囲むように型枠を配置する工程と、軟化させた前記封止樹脂を前記型枠の内部に充填する工程と、を備える請求項８に記載の抵抗器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス基板の一方の面に形成された抵抗体及び金属電極を有するチップ抵抗体と、金属電極に電気的に接続された金属端子と、Ａｌ又はＡｌ合金からなるヒートシンクとを備えた抵抗器、及びこの抵抗器の製造方法に関する。
本願は、２０１４年１月８日に、日本に出願された特願２０１４−００１７３９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路部品の一例として、セラミックス基板の一方の面に形成された抵抗体と、この抵抗体に接合された金属端子と、を備えた抵抗器が広く使用されている。抵抗器では、印加された電流値に応じてジュール熱が生じ、抵抗器が発熱する。抵抗器で生じた熱を効率的に放散するために、例えば、放熱板（ヒートシンク）を備えた抵抗器が提案されている。【０００３】
例えば、特許文献１には、セラミックス基板に活性金属法によって金属端子が接合され、この金属端子の接合部に抵抗体を形成した構造の抵抗器が提案されている。また、セラミックス基板の上に抵抗体と金属電極とを形成し、金属電極と金属端子とをはんだ接合した構造の抵抗器が提案されている。
さらに、例えば特許文献２には、絶縁層を備えたシリコン基板と放熱板（ヒートシンク）とをはんだ接合した抵抗器が提案されている。
また、特許文献３には、セラミックス基板の上に抵抗体と金属電極とを形成し、金属電極と金属端子とをはんだ接合した構造の抵抗器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０２−２３８６０１号公報
【特許文献２】特開平０８−３０６８６１号公報
【特許文献３】特開２００５−１０１１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載されたように、セラミックス基板と金属端子とをＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ等のろう材を用いた活性金属法で接合する場合には、接合温度が例えば８５０℃と比較的高温であることから、接合時に抵抗体が熱劣化してしまう問題があった。また、セラミックス基板と金属端子とを接合した後に、金属端子の接合部に抵抗体を形成する場合でも、ろう材の接合温度が高いためセラミックス基板と金属端子との接合部において大きな残留応力が発生する問題があった。【０００６】
一方、最近では、上述した抵抗器は、大電流が流される用途に用いられ、抵抗体が発熱して１５０℃以上の高温になることがある。特許文献２に記載されたように、シリコン基板とヒートシンクとをはんだ接合した場合には、上述したように抵抗体が高温になると、はんだ材が劣化して十分な接合強度を確保できず、シリコン基板とヒートシンクとの接合を維持できなくなるおそれがあった。
なお、セラミックス基板の上に抵抗体と金属電極とを形成し、金属電極と金属端子とをはんだ接合した場合には、上述したように抵抗体が高温になると、金属電極と金属端子との接合も維持できなくなるおそれがある。【０００７】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、耐熱性に優れるとともに、製造時における抵抗体や接合部の劣化を抑制することができる抵抗器及びこの抵抗器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は、次のような抵抗器及び抵抗器の製造方法を提供した。
すなわち、本発明の抵抗器は、セラミックス基板の一方の面に形成された抵抗体及び金属電極を含むチップ抵抗体と、前記金属電極に電気的に接続された金属端子と、前記セラミックス基板の他方の面側に形成されたＡｌ部材と、を備え、前記セラミックス基板と前記Ａｌ部材とが、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材によって接合され、前記金属電極と前記金属端子とが、融点４５０℃以上の金属部材の一端および他端にそれぞれ接合されることで、互いに電気的に接続されることを特徴とする。【０００９】
本発明の抵抗器によれば、セラミックス基板とＡｌ部材との接合に、はんだ材を用いることなく、はんだ材よりも融点の高いＡｌ−Ｓｉ系のろう材を用いたので、抵抗体が発熱して高温となっても、セラミックス基板とＡｌ部材との接合強度を十分に維持することができ、耐熱性に優れる。また、金属電極と金属端子とを、融点４５０℃以上の金属部材の一端および他端にそれぞれ接合させることで、金属部材を介して金属電極と金属端子とが電気的に接続されるので、金属電極と金属端子とを良好に接合し、接合信頼性を向上できる。そして、はんだ材を用いることなく金属部材を介して金属電極と金属端子とを接合することにより、抵抗体が発熱して高温となっても、接合強度を十分に維持することができ、耐熱性に優れる。例えば、３００℃以上の耐熱性を確保することができる。また、ろう材の接合温度よりも低温で接合を行えば、製造時における抵抗体や接合部分の劣化を抑制することができる。【００１０】
前記金属部材は、Ａｌワイヤー、またはＡｌテープであることを特徴とする。
金属電極と金属端子との接続にＡｌワイヤー、またはＡｌテープを用いることによって、金属電極と金属端子とを容易に、かつ低抵抗に接続することができる。【００１１】
前記Ａｌ部材は、純度が９９．９８％以上のＡｌからなる緩衝層とヒートシンクの積層体であり、前記緩衝層と前記セラミックス基板の他方の面がＡｌ−Ｓｉ系のろう材によって接合されていることを特徴とする。
純度が９９．９８％以上のＡｌからなる緩衝層とヒートシンクとを設けることによって、チップ抵抗体で発生した熱を効率的にヒートシンクに伝搬させ、熱を速やかに放散することができる。また、緩衝層を純度９９．９８％以上の高純度Ａｌで形成することによって、変形抵抗が小さくなり、冷熱サイクルが負荷された際にセラミックス基板に発生する熱応力をこの緩衝層によって吸収でき、セラミックス基板に熱応力が加わって割れが発生することを抑制できる。【００１２】
前記緩衝層の厚みが０．４ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする。
緩衝層の厚みが０．４ｍｍ未満であると、熱応力による変形を充分に緩衝できない懸念がある。また、緩衝層の厚みが２．５ｍｍを超えると、熱を効率的にヒートシンクに伝搬させることが難しくなる懸念がある。【００１３】
前記セラミックス基板の厚みは０．３ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲であり、かつ、前記ヒートシンクの厚みは２．０ｍｍ以上、１０．０ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする。
セラミックス基板の厚みを０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内にすることによって、セラミックス基板の強度と、抵抗器全体の薄厚化とを両立することができる。また、ヒートシンクの厚みを２．０ｍｍ以上、１０．０ｍｍ以下の範囲内とすることで、充分な熱容量を確保できると共に抵抗器全体の薄厚化も図ることができる。【００１４】
前記チップ抵抗体および前記金属端子は、その一部が絶縁性の封止樹脂によって覆われ、前記封止樹脂は、熱膨張係数が８ｐｐｍ／℃以上、２０ｐｐｍ／℃以下の範囲の樹脂であることを特徴とする。
この場合、チップ抵抗体および金属端子が絶縁性の封止樹脂によってモールドされるので、電流リークを防止でき、抵抗器の高耐圧性を実現できる。また、封止樹脂として熱膨張係数（線膨張率）が８ｐｐｍ／℃以上、２０ｐｐｍ／℃以下の範囲内の樹脂を用いることによって、抵抗体の発熱に伴う封止樹脂の熱膨張による体積変化を最小に抑えることができる。これによって、封止樹脂に覆われたチップ抵抗体や金属端子に対して過剰な応力が加わることで接合部分がダメージを受け、導通不良等の不具合を起こすことを防止できる。【００１５】
前記Ａｌ部材は、前記セラミックス基板との接合面に対する対向面が、その中央領域を頂部として前記セラミックス基板と反対の方向に向かって湾曲した湾曲面を成し、前記対向面の湾曲の度合いが、３０μｍ／５０ｍｍ以上、７００μｍ／５０ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする。
Ａｌ部材とセラミックス基板との接合面は、互いの膨張率差によって湾曲しやすい。その結果、接合面に対する対向面が、セラミックス基板と反対の方向に向かって湾曲した湾曲面となりやすい。しかしながら、こうした対向面の湾曲の度合いを３０μｍ／５０ｍｍ以上、７００μｍ／５０ｍｍ以下の範囲内に収めることによって、対向面に更に冷却器を形成する場合であっても、Ａｌ部材と冷却器との密着性を確保することができる。また、対向面の湾曲の度合いを３０μｍ／５０ｍｍ以上、７００μｍ／５０ｍｍ以下の範囲内に収めることによって、Ａｌ部材とセラミックス基板との接合面に過剰な湾曲応力が生じることを抑制し、Ａｌ部材とセラミックス基板とが剥離することを防止できる。【００１６】
本発明の抵抗器の製造方法は、前記セラミックス基板と前記Ａｌ部材との間に、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔を配し、これらを積層方向に沿って加圧しつつ加熱して、前記セラミックス基板と前記Ａｌ部材とを前記ろう材によって接合する工程と、接着剤によって前記金属端子を前記金属電極の表面上に位置決めする工程と、前記金属端子および前記金属電極に対して、それぞれ金属部材の一端および他端を接触させて超音波を印加し、金属部材の一端および他端にそれぞれ前記金属電極および前記金属端子を接合する工程と、を備えたことを特徴とする。【００１７】
本発明の抵抗器の製造方法によれば、セラミックス基板とＡｌ部材との接合に、はんだ材を用いることなく、はんだ材よりも融点の高いＡｌ−Ｓｉ系のろう材を用いて接合することによって、抵抗体が発熱して高温となっても、セラミックス基板とＡｌ部材との接合強度を十分に維持することができ、耐熱性に優れた抵抗器を製造することができる。また、金属電極と金属端子とを、金属部材の一端および他端にそれぞれ接触させて超音波を印加して接合することによって、金属電極と金属端子とを良好に接合し、接合信頼性を向上できる。また、はんだ材を用いることなく、超音波接合により金属部材を介して金属電極と金属端子とを接合するので、抵抗体が発熱して高温となっても、接合強度を十分に維持することができ、耐熱性に優れた抵抗器を製造することができる。【００１８】
前記チップ抵抗体の周囲を取り囲むように型枠を配置する工程と、軟化させた前記封止樹脂を前記型枠の内部に充填する工程と、を備えたことを特徴とする。
この場合、チップ抵抗体および金属端子が絶縁性の封止樹脂によってモールドされるので、電流リークを防止でき、高耐圧性を備えた抵抗器を製造することができる。また、チップ抵抗体および金属端子を封止樹脂で覆うことによって、チップ抵抗体や金属端子に対して過剰な応力が加わることで接合部分がダメージを受け、導通不良等の不具合を起こすことを防止した抵抗器を製造することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、耐熱性に優れるとともに、製造時における抵抗体や接合部の劣化を抑制することができる抵抗器及びこの抵抗器の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る抵抗器の断面図である。
【図２Ａ】第一実施形態に係る抵抗器の製造方法の断面図である（抵抗体形成工程）。
【図２Ｂ】第一実施形態に係る抵抗器の製造方法の断面図である（金属電極形成工程）。
【図２Ｃ】第一実施形態に係る抵抗器の製造方法の断面図である（ヒートシンク接合工程）。
【図２Ｄ】第一実施形態に係る抵抗器の製造方法の断面図である（金属部材接合工程）。
【図３Ａ】第一実施形態に係る抵抗器の製造方法の断面図である（封止樹脂形成工程）。
【図３Ｂ】第一実施形態に係る抵抗器の製造方法の断面図である（冷却器取付工程）。
【図４】第一実施形態に係る抵抗器の製造方法のフローチャートである。
【図５】本発明の第二実施形態に係る抵抗器の断面図である。
【図６Ａ】第二実施形態に係る抵抗器の製造方法の断面図である（金属電極形成工程）。
【図６Ｂ】第二実施形態に係る抵抗器の製造方法の断面図である（抵抗体形成工程）。
【図６Ｃ】第二実施形態に係る抵抗器の製造方法の断面図である（緩衝層及びヒートシンク接合工程）。
【図６Ｄ】第二実施形態に係る抵抗器の製造方法の断面図である（金属部材接合工程）。
【図７Ａ】第二実施形態に係る抵抗器の製造方法の断面図である（封止樹脂形成工程）。
【図７Ｂ】第二実施形態に係る抵抗器の製造方法の断面図である（冷却器取付工程）。
【図８】第二実施形態に係る抵抗器の製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の抵抗器及びこの抵抗器の製造方法について説明する。
なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２２】
（抵抗器：第一実施形態）
本発明の抵抗器の第一実施形態について、添付した図１を参照して説明する。
図１は、第一実施形態の抵抗器の積層方向に沿った断面を示す断面図である。第一実施形態に係る抵抗器１０は、セラミックス基板１１と、このセラミックス基板１１の一方の面１１ａに重ねて形成されたチップ抵抗体１６と、を備えている。このチップ抵抗体１６は、抵抗体１２及び金属電極１３ａ，１３ｂとを有している。また、金属電極１３ａ，１３ｂのそれぞれに重ねて、接着剤層１７を介して金属端子１４ａ，１４ｂが配置されている。金属電極１３ａと金属端子１４ａとの間、および金属電極１３ｂと金属端子１４ｂとの間は、それぞれ、金属部材１８ａ，１８ｂによって、電気的に接続されている。
【００２３】
さらに、チップ抵抗体１６の周囲には、チップ抵抗体１６に対して離間するように取り囲む型枠１９が配置されている。そして、この型枠１９の内部には、封止樹脂２１が充填されている。こうした封止樹脂２１は、チップ抵抗体１６や金属端子１４ａ，１４ｂの一部を覆うように形成されている。
【００２４】
セラミックス基板１１の他方の面１１ｂには、Ａｌ部材が重ねて配されている。
本実施形態では、Ａｌ部材はヒートシンク２３（放熱部材）とされている。こうしたセラミックス基板１１とヒートシンク２３との接合構造は後ほど詳述する。
このヒートシンク２３の周縁付近には、複数のネジ穴２４が形成されている。
【００２５】
ヒートシンク２３がセラミックス基板１１と接合される接合面の反対面には、更に冷却器２５が取り付けられている。冷却器２５は、ヒートシンク２３のネジ穴２４を貫通するネジ２６によって、ヒートシンク２３に締結されている。なお、冷却器２５とヒートシンク２３との間には、更に、高伝熱性のグリス層２７が形成されていることが好ましい。
【００２６】
セラミックス基板１１は、抵抗体１２及び金属電極１３ａ，１３ｂと、導電性のヒートシンク２３との電気的接続を防止するものであり、第一実施形態においては、絶縁性の高いＡｌＮ（窒化アルミニウム）からなる板状部材である。また、ＡｌＮからなるセラミックス基板１１の厚さは、例えば、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内であればよく、より好ましくは０．５ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下の範囲内であり、第一実施形態では、０．６３５ｍｍに設定されている。
セラミックス基板１１の厚さは、ノギス等で測定することができる。
【００２７】
こうしたセラミックス基板１１の厚さは、０．３ｍｍ未満であるとセラミックス基板１１に加わる応力に対する強度を充分に確保できなくなる懸念がある。また、セラミックス基板１１の厚さが１．０ｍｍを超えると、抵抗器１０全体の厚みが増加し、薄厚化が難しくなる懸念がある。よって、セラミックス基板１１の厚さを、例えば、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内にすることによって、セラミックス基板１１の強度と、抵抗器１０全体の薄厚化とを両立できる。
【００２８】
抵抗体１２は、抵抗器１０に電流が流れた際の電気抵抗として機能させるためのものであり、構成材料の一例として、Ｔａ−Ｓｉ系薄膜抵抗体やＲｕＯ２厚膜抵抗体が挙げられる。抵抗体１２は、第一実施形態においては、Ｔａ−Ｓｉ系薄膜抵抗体によって構成され、厚さが例えば０．５μｍとされている。
【００２９】
金属電極１３ａ，１３ｂは、抵抗体１２に設けられた電極であり、第一実施形態においては、Ｃｕによって構成されている。また、金属電極１３ａ，１３ｂの厚さは、例えば２μｍ以上３μｍ以下とされており、第一実施形態においては、１．６μｍとされている。
なお、本実施形態において、金属電極１３ａ，１３ｂを構成するＣｕは、純ＣｕやＣｕ合金を含むものとする。また、金属電極１３ａ，１３ｂは、Ｃｕに限定されるものでは無く、例えば、Ａｌ，Ａｇなど、高導電率の各種金属を採用することができる。
【００３０】
金属端子１４ａ，１４ｂは、外形が略Ｌ字型に屈曲された電気端子であり、それぞれ金属部材１８ａ，１８ｂを介して金属電極１３ａ，１３ｂに電気的に接続されている。金属電極１３ａ，１３ｂのそれぞれの一端側は、接着剤層１７を介して金属電極１３ａ，１３ｂの表面に固定されている。また、金属電極１３ａ，１３ｂのそれぞれの他端側は、封止樹脂２１から突出して外部に露出されている。こうした金属端子１４ａ，１４ｂは、第一実施形態においては、金属電極１３と同様にＣｕによって構成されている。また、金属端子１４の厚さは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とされており、第一実施形態においては、０．３ｍｍとされている。
【００３１】
抵抗器１０は、この金属端子１４ａ，１４ｂを介して外部の電子回路等に接続される。
金属端子１４ａは、抵抗器１０の一方の極性の端子とされ、また、金属端子１４ｂは、抵抗器１０の他方の極性の端子とされる。
【００３２】
金属部材１８ａ，１８ｂは、融点が４５０℃以上のワイヤー、テープなど細長い線状の部材であり、例えば、Ａｌから形成されたＡｌワイヤー、Ａｌテープなどである。こうした金属部材１８ａ，１８ｂは、それぞれの一端側が金属電極１３ａ，１３ｂに接合され、また、それぞれの他端側が金属端子１４ａ，１４ｂに接合されている。
金属部材１８ａ，１８ｂの融点は、その上限値が好ましくは１５００℃以下であり、より好ましくは５５０〜１１００℃である。
【００３３】
金属部材１８ａ，１８ｂの一端側と金属電極１３ａ，１３ｂとの接合、および金属部材１８ａ，１８ｂの他端側と金属端子１４ａ，１４ｂとの接合は、超音波接合によって直接接合されている。こうした超音波接合は、例えば、金属部材１８ａ，１８ｂと金属電極１３ａ，１３ｂおよび金属端子１４ａ，１４ｂとを密着させ、超音波を印加することによって行われる。こうした構成により、金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとは、それぞれ金属部材１８ａ，１８ｂを介して電気的に接続される。
【００３４】
金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとを、細長い線状の部材、例えばＡｌワイヤー、Ａｌテープなどを用いて電気的に接続することによって、抵抗体１１が通電時の発熱と非通電時の降熱とを繰り返す温度サイクルを経ても、金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとが導通不良を引き起こす懸念が無い。
【００３５】
なお、本実施形態において、金属部材１８ａ，１８ｂを構成するＡｌは、純ＡｌやＡｌ合金を含むものとする。また、金属部材１８ａ，１８ｂは、Ａｌに限定されるものでは無く、例えば、Ｃｕ，Ａｇなど、融点が４５０℃以上の高導電率の各種金属からなるワイヤー状部材、テープ状部材を採用することができる。
【００３６】
接着剤層１７は、金属端子１４ａ，１４ｂを位置決め固定するために設けられ、例えば、樹脂系の接着剤が用いられる。金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとは、上述したように金属部材１８ａ，１８ｂを介して電気的に接続されるため、接着剤層１７は、絶縁性の材料であってもよい。
【００３７】
型枠１９は、例えば、耐熱性の樹脂板から構成されている。そして、この型枠１９の内側を埋める封止樹脂２１は、例えば、３０℃〜１２０℃の温度範囲における熱膨張係数（線膨張率）が８ｐｐｍ／℃〜２０ｐｐｍ／℃の範囲の絶縁性樹脂が用いられる。封止樹脂２１の熱膨張係数（線膨張率）はより好ましくは１２ｐｐｍ／℃〜１８ｐｐｍ／℃の範囲である。こうした熱膨張係数を持つ絶縁性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂にＳｉＯ２フィラーを入れたものなどを挙げることができる。この場合、封止樹脂２１はＳｉＯ２フィラーが７２％〜８４％、エポキシ樹脂が１６％〜２８％の組成とすることが望ましい。
封止樹脂２１の熱膨張係数（線膨張率）は、ディラトメータ（ＭＥＴＺＳＣＨ社製ＴＤ５０００ＳＡ）によって測定することができる。
【００３８】
封止樹脂２１として、３０℃〜１２０℃の温度範囲における熱膨張係数が８ｐｐｍ／℃〜２０ｐｐｍ／℃の範囲の絶縁性樹脂を用いることによって、抵抗体１２の発熱に伴う封止樹脂２１の熱膨張による体積変化を最小に抑えることができる。そして、封止樹脂２１に覆われたチップ抵抗体１６や金属端子１４ａ，１４ｂに対して過剰な応力が加わることで接合部分がダメージを受け、導通不良等の不具合を起こすことを防止できる。
【００３９】
なお、Ａｌ部材として、純度が９９．９８％以上のＡｌからなる緩衝層とヒートシンクとの積層体から構成し、この緩衝層とセラミックス基板の他方の面とをＡｌ−Ｓｉ系のろう材によって接合することも好ましい。
緩衝層のＡｌの純度は、発光分光分析装置（サーモフィッシャー社製４４６０）によって測定することができる。
【００４０】
Ａｌ部材であるヒートシンク（放熱部材）２３は、抵抗体１２から発生する熱を逃がすためのものであり、熱伝導性が良好なＡｌ又はＡｌ合金から形成されている。第一実施形態においては、ヒートシンク２３は、Ａ６０６３合金（Ａｌ合金）で構成されている。
【００４１】
ヒートシンク２３は、積層方向に沿った厚みが２．０ｍｍ以上、１０．０ｍｍ以下の範囲に形成されることが好ましく、３．０ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下であることがより好ましい。ヒートシンク２３の厚みが２．０ｍｍ未満であると、ヒートシンク２３に応力が加わった際に、ヒートシンク２３が変形する懸念がある。また、熱容量が小さすぎるため、抵抗体１２から発生する熱を充分に吸収、放熱できない懸念がある。一方、ヒートシンク２３の厚みが１０．０ｍｍを超えると、ヒートシンク２３の厚みによって抵抗器１０全体の薄厚化も図ることが困難となり、また、抵抗器１０全体の重量が大きくなり過ぎるという懸念がある。
ヒートシンク２３の厚さは、ノギス等で測定することができる。
【００４２】
こうしたヒートシンク２３と、セラミックス基板１１の他方の面１１ｂは、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材によって接合されている。Ａｌ−Ｓｉ系のろう材は、融点が６００〜７００℃程度である。こうしたＡｌ−Ｓｉ系のろう材を用いてヒートシンク２３とセラミックス基板１１とを接合することによって、耐熱性と接合時の熱劣化を同時に防止することができる。
【００４３】
例えば、従来のように、ヒートシンクとセラミックス基板とを、はんだを用いて接合した場合、はんだの融点が低い（２００〜２５０℃程度）ために、抵抗体１２が高温になった場合、ヒートシンクとセラミックス基板とが剥離してしまう懸念がある。一方、耐熱性を重視した従来例として、ヒートシンクとセラミックス基板とを、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材を用いて接合した場合、融点（接合温度）が８５０℃となり、耐熱性は高められるものの、接合時に８５０℃以上に昇温させると、抵抗体が熱劣化を引き起こし、所定の性能を発揮できない懸念があった。よって、本実施形態のように、ヒートシンク２３とセラミックス基板１１とを、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材を用いて接合することによって、はんだ接合と比較して耐熱性が大幅に高められ、かつ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材を用いた接合と比較して、接合時における抵抗体１２の熱劣化を確実に防止することが可能になる。
【００４４】
ヒートシンク２３とセラミックス基板１１との接合面に対する対向面、即ち冷却器２５と接する面は、ヒートシンク２３とセラミックス基板１１との接合によって、僅かに湾曲することがある。これは、ヒートシンク２３を構成するＡｌの熱膨張率が、セラミックス基板１１の熱膨張率よりも大きいためである。これにより、高温で接合した後に室温程度まで冷却されると、ヒートシンク２３の対向面（冷却器２５と接する面）が、中央領域を頂部としてセラミックス基板１１と反対の方向に向かって突出するように湾曲する。
【００４５】
こうしたヒートシンク２３の対向面（冷却器２５と接する面）の湾曲の度合いを、好ましくは３０μｍ／５０ｍｍ以上、７００μｍ／５０ｍｍ以下の範囲、より好ましくは３０μｍ／５０ｍｍ以上、１００μｍ／５０ｍｍ以下の範囲に収めることによって、ヒートシンク２３に更に冷却器２５を設ける場合であっても、ヒートシンク２３と冷却器２５との密着性を確保することができる。また、ヒートシンク２３とセラミックス基板１１との接合面に過剰な湾曲応力が生じることを抑制し、ヒートシンク２３とセラミックス基板１１とが剥離することを防止できる。
ヒートシンク２３の対向面の湾曲の度合いは、シャドウモアレ技術を用いた加熱反り測定装置（アクロメトリックス社製サーモレイＰＳ２００）によって測定することができる。
【００４６】
冷却器２５は、ヒートシンク２３を冷却するものであり、ヒートシンク２３自体の放熱機能と共に、ヒートシンク２３の温度上昇を防止する。冷却器２５は、例えば、空冷式や水冷式の冷却器であればよい。冷却器２５は、ヒートシンク２３に形成されたネジ穴２４，２４を貫通するネジ２６，２６によって、ヒートシンク２３に締結される。
【００４７】
また、冷却器２５とヒートシンク２３との間には、更に、高伝熱性のグリス層２７が形成されていることが好ましい。グリス層２７は、冷却器２５とヒートシンク２３との密着性を高め、ヒートシンク２３の熱を冷却器２５に向けて円滑に伝搬させる。グリス層２７を構成するグリスは、熱伝導性に優れ、かつ耐熱性に優れた高耐熱グリスが用いられる。
【００４８】
（抵抗器の製造方法：第一実施形態）
次に、第一実施形態に係る抵抗器１０の製造方法について、図２Ａ〜図２Ｄ、図３Ａ〜図３Ｂ、図４を参照して説明する。
図２Ａ〜図２Ｄ、図３Ａ〜図３Ｂは、第一実施形態の抵抗器の製造方法を段階的に示した断面図である。また、図４は、第一実施形態の抵抗器の製造方法における各工程を示したフローチャートである。
まず、図２Ａに示すように、例えば、厚みが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のＡｌＮからなるセラミックス基板１１を用意する。そしてこのセラミックス基板１１の一方の面１１ａに、例えばスパッタリング法を用いて、厚みが０．５μｍ程度のＴａ−Ｓｉ系薄膜からなる抵抗体１２を形成する（抵抗体形成工程：Ｓ０１）。
【００４９】
次に、図２Ｂに示すように、抵抗体１２の所定の位置に、例えばスパッタリング法を用いて、例えば厚みが２〜３μｍ程度のＣｕからなる金属電極１３ａ，１３ｂを形成する（金属電極形成工程：Ｓ０２）。これによって、セラミックス基板１１の一方の面１１ａにチップ抵抗体１６が形成される。なお、Ｃｕの下層に予めＣｒからなる下地層を形成して、抵抗体１２と金属電極１３ａ，１３ｂとの密着性を高める構成にすることも好ましい。
【００５０】
次に、図２Ｃに示すように、セラミックス基板１１の他方の面１１ｂに、ヒートシンク２３を接合する（ヒートシンク接合工程：Ｓ０３）。
【００５１】
セラミックス基板１１の他方の面１１ｂとヒートシンク２３との接合にあたっては、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔をセラミックス基板１１の他方の面１１ｂとヒートシンク２３との間に挟み込む。そして、真空加熱炉においては、積層方向に０．５ｋｇｆ／ｃｍ２以上１０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の加圧力を負荷し、真空加熱炉の加熱温度を６４０℃以上６５０℃以下に設定し、１０分以上６０分以下保持する。これによって、セラミックス基板１１の他方の面１１ｂとヒートシンク２３との間に配したＡｌ−Ｓｉ系のろう材箔が溶融し、セラミックス基板１１とヒートシンク２３とが接合される。
【００５２】
こうして得られたセラミックス基板１１とヒートシンク２３との接合部は、例えば、はんだによる接合と比較して、大幅に耐熱性が高められ、かつ、接合時に８００℃といった高温を必要としないので、既に形成されている抵抗体１２が熱劣化を引き起こすことも防止できる。
【００５３】
ヒートシンク２３とセラミックス基板１１とを接合して、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔の溶融温度から室温まで冷却されると、ヒートシンク２３とセラミックス基板１１との熱膨張率差によって、ヒートシンク２３とセラミックス基板１１との接合面に対する対向面が、その中央領域を頂部としてセラミックス基板１１と反対の方向に向かって突出するように湾曲することがある。こうしたヒートシンク２３の対向面（冷却器２５と接する面）の湾曲の度合いを、３０μｍ／５０ｍｍ以上、７００μｍ／５０ｍｍ以下の範囲に収めることによって、後工程でヒートシンク２３に冷却器２５を設ける際に、ヒートシンク２３と冷却器２５との密着性を確保することができる。また、ヒートシンク２３とセラミックス基板１１との接合面に過剰な湾曲応力が生じることを抑制する。
【００５４】
次に、図２Ｄに示すように、金属電極１３ａ，１３ｂのそれぞれに、接着剤層１７によって金属端子１４ａ，１４ｂを仮止め（位置決め固定）する。金属端子１４ａ，１４ｂは、例えば、厚みが０．３ｍｍ程度のＣｕからなる板材を断面略Ｌ字状に屈曲させたものであればよい。そして、例えば、ＡｌワイヤーやＡｌテープからなる金属部材１８ａ，１８ｂの一端側を金属電極１３ａ，１３ｂに、また金属部材１８ａ，１８ｂの他端側を金属端子１４ａ，１４ｂに、それぞれ接触させる。そして、これら接触部分を押圧（加圧）しつつ超音波を印加し、接触部分を超音波接合する（金属部材接合工程：Ｓ０４）。これによって、金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとは、金属部材１８ａ，１８ｂによってそれぞれ電気的に接続される。
【００５５】
次に、図３Ａに示すように、セラミックス基板１１の一方の面１１ａに、チップ抵抗体１６の周囲を取り囲むように型枠１９を配置する。そして、この型枠１９の内部に軟化させた絶縁性樹脂を充填し、チップ抵抗体１６および金属端子１４ａ，１４ｂの一部を封止する封止樹脂２１を形成する（封止樹脂形成工程：Ｓ０５）。
【００５６】
次に、図３Ｂに示すように、ヒートシンク２３の下面に耐熱グリスからなるグリス層２７を形成してから、ヒートシンク２３にネジ２６，２６を用いて冷却器２５を取り付ける（冷却器取付工程：Ｓ０６）。
以上の工程を経て、第一実施形態に係る抵抗器１０を製造することができる。
【００５７】
以上のような構成とされた本実施形態に係る抵抗器１０とその製造方法によれば、セラミックス基板１１とヒートシンク２３とを、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材を用いて接合しているので、抵抗体１２が発熱して高温となっても、例えば従来のように、はんだ材を用いて接合した場合と比較して、接合強度を十分に維持することができ耐熱性に優れる。また一方で、従来のように、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材を用いて接合した場合と比較して、接合温度を低くすることができるので、接合時における抵抗体１２の熱劣化を確実に防止することが可能になる。そして、セラミックス基板１１及び抵抗体１２の熱負荷を低減することができるとともに、製造工程を簡略化し、製造コストを低減することができる。
【００５８】
また、本実施形態においては、金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとを、細長い線状の部材、例えばＡｌワイヤー、Ａｌテープなどを用いて電気的に接続し、金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとを導電層などで直接接合していないので、抵抗体１１が通電時の発熱と非通電時の降熱とを繰り返す温度サイクルを経ても、金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとが導通不良を引き起こす懸念が無い。
【００５９】
また、ＡｌＮからなるセラミックス基板１１の厚さを０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることによって、抵抗体１２の発熱回数が多くてもセラミックス基板１１に割れが発生することを抑制できる。
さらに、Ｃｕからなる金属端子１４ａ，１４ｂの厚さを０．１ｍｍ以上とすることで、端子としての強度を十分に確保するとともに比較的大きな電流を流すことができる。また、金属端子１４ａ，１４ｂの厚さを０．３ｍｍ以下とすることで、抵抗体１２の発熱回数が多くてもセラミックス基板１１に割れが発生することを抑制できる。
【００６０】
また、封止樹脂２１として、熱膨張係数（線膨張率）が８ｐｐｍ／℃〜２０ｐｐｍ／℃の範囲の絶縁性樹脂を用いることによって、抵抗体１２の発熱に伴う封止樹脂２１の熱膨張による体積変化を最小に抑えることができる。こうした構成により、封止樹脂２１に覆われたチップ抵抗体１６や金属端子１４ａ，１４ｂに対して過剰な応力が加わることで接合部分がダメージを受け、導通不良等の不具合を起こすことを防止できる。
【００６１】
また、ヒートシンク２３とセラミックス基板１１との接合面に対する対向面の湾曲の度合いを、３０μｍ／５０ｍｍ以上、７００μｍ／５０ｍｍ以下の範囲に収めることによって、ヒートシンク２３に冷却器２５を設ける際に、ヒートシンク２３と冷却器２５との密着性を確保することができる。特に、本実施形態では、ヒートシンク２３の周縁付近に複数のネジ穴２４，２４が形成され、このネジ穴２４，２４を貫通するネジ２６，２６によって、ヒートシンク２３と冷却器２５とが締結されているので、ヒートシンク２３と冷却器２５との密着性を向上させることができる。また、ヒートシンク２３とセラミックス基板１１との接合面に過剰な湾曲応力が生じることを抑制できる。
【００６２】
（抵抗器：第二実施形態）
本発明の抵抗器の第二実施形態について、添付した図５を参照して説明する。
なお、以下の説明において、第一実施形態の抵抗器と同一の構成に関しては同一の符号を付与し、その詳細な説明は略す。
また、各値の測定方法についても第一実施形態と同様の方法が適用される。
図５は、第二実施形態の抵抗器の積層方向に沿った断面を示す断面図である。
第二実施形態に係る抵抗器３０は、セラミックス基板１１と、このセラミックス基板１１の一方の面１１ａに重ねて形成されたチップ抵抗体１６と、を備えている。このチップ抵抗体１６は、抵抗体１２及び金属電極１３ａ，１３ｂとを有している。また、金属電極１３ａ，１３ｂのそれぞれに重ねて、接着剤層１７を介して金属端子１４ａ，１４ｂが配置されている。金属電極１３ａと金属端子１４ａとの間、および金属電極１３ｂと金属端子１４ｂとの間は、それぞれ、金属部材１８ａ，１８ｂによって、電気的に接続されている。
【００６３】
さらに、チップ抵抗体１６の周囲には、チップ抵抗体１６に対して離間するように取り囲む型枠１９が配置されている。そして、この型枠１９の内部には、封止樹脂２１が充填されている。こうした封止樹脂２１は、チップ抵抗体１６や金属端子１４ａ，１４ｂの一部を覆うように形成されている。
【００６４】
第二実施形態においては、セラミックス基板１１は、アルミナで構成されている。また、アルミナからなるセラミックス基板１１の厚さは、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内に設定されており、より好ましくは０．３ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下の範囲内であり、第二実施形態では、０．３８ｍｍに設定されている。
【００６５】
第二実施形態においては、抵抗体１２は、ＲｕＯ２の薄膜抵抗体によって構成されている。また、抵抗体１２の厚さは５μｍ以上１０μｍ以下とされており、具体的には７μｍとされている。
【００６６】
第二実施形態においては、金属電極１３ａ，１３ｂは、Ａｇによって構成されている。
また、金属電極１３ａ，１３ｂの厚さは、５μｍ以上１０μｍ以下とされており、第二実施形態においては、７μｍとされている。なお、本実施形態において、Ａｇは、純ＡｇやＡｇ合金を含むものとする。
第二実施形態においては、金属端子１４ａ，１４ｂは、Ｃｕによって構成されている。
また、金属端子１４ａ，１４ｂの厚さは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とされており、第二実施形態においては、０．３ｍｍとされている。なお、本実施形態において、Ｃｕは、純ＣｕやＣｕ合金を含むものとする。
【００６７】
セラミックス基板１１の他方の面１１ｂには、Ａｌ部材が接合されている。
本実施形態においては、Ａｌ部材は緩衝層２２とヒートシンク４３の積層体とされている。セラミックス基板１１と緩衝層２２はＡｌ−Ｓｉ系ろう材によって接合されている。
また、緩衝層２２とヒートシンク４３はＡｌ−Ｓｉ系ろう材で接合されている。これらのＡｌ−Ｓｉ系のろう材は、融点が６００〜７００℃程度である。こうしたＡｌ−Ｓｉ系のろう材を用いてセラミックス基板１１と緩衝層２２とを、及び緩衝層２２とヒートシンク４３とを接合することによって、耐熱性と接合時の熱劣化を同時に防止することができる。
【００６８】
緩衝層２２は、例えば、純度が９９．９８％以上の高純度Ａｌからなる薄板状の部材である。この緩衝層の厚みは、例えば、０．４ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下であればよく、０．６ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下であることがより好ましい。こうした緩衝層をセラミックス基板１１の他方の面１１ｂとヒートシンク４３との間に形成することによって、チップ抵抗体１６で発生した熱を効率的にヒートシンク４３に伝搬させ、熱を速やかに放散することができる。
緩衝層の厚さは、ノギス等で測定することができる。
【００６９】
また、緩衝層を純度９９．９８％以上の高純度Ａｌで形成することによって、変形抵抗が小さくなり、冷熱サイクルが負荷された際にセラミックス基板１１に発生する熱応力をこの緩衝層によって吸収でき、セラミックス基板１１に熱応力が加わって割れが発生することを抑制できる。
【００７０】
第二実施形態におけるヒートシンク４３は、ヒートシンク本体部４４と、このヒートシンク本体部４４のセラミックス基板１１との接合面４４ａの反対面４４ｂから延在する複数のフィン４５とからなる。複数のフィン４５は、ヒートシンク本体部４４と同一の材料、例えばＡｌ又はＡｌ合金からなる。こうした複数のフィン４５は、ヒートシンク本体部４４と一体に形成されていてもよく、また、別体として形成した複数のフィン４５をヒートシンク本体部４４の反対面４４ｂ側に取り付けてもよい。
【００７１】
複数のフィン４５をヒートシンク本体部４４に形成したヒートシンク４３は、例えば、第一実施形態に示したヒートシンク４３と比較して、表面積が大幅に増加する。これによって、チップ抵抗体１６の発熱によって伝搬した熱を、複数のフィン４５を介して効率的に外気に向けて放熱することができる。
【００７２】
ヒートシンク４３を構成するヒートシンク本体部４４がセラミックス基板１１と接合される接合面４４ａの反対面４４ｂには、更に冷却器３５が取り付けられている。冷却器３５は、ヒートシンク４３のネジ穴２４，２４を貫通するネジ２６，２６によって、ヒートシンク４３に締結されている。なお、冷却器３５とヒートシンク４３との間には、更に、高伝熱性のグリス層２７が形成されていることが好ましい。
【００７３】
冷却器３５には、ヒートシンク本体部４４に形成した複数のフィン４５を外気に露呈させる開口部３８が形成されている。開口部３８は、複数のフィン４５が形成された領域を取り囲むように冷却器３５の厚み方向に沿って貫通した貫通穴である。こうした開口部３８によって、複数のフィン４５が外気に露呈され、ヒートシンク４３は効率的に放熱を行うことができる。なお、こうした複数のフィン４５に対して外気を強制的に吹き付けたり、あるいは吸気するための電動ファン等を、更に冷却器３５の開口部３８に形成することも好ましい。
【００７４】
（抵抗器の製造方法：第二実施形態）
次に、第二実施形態に係る抵抗器３０の製造方法について、図６Ａ〜図６Ｄ、図７Ａ〜図７Ｂ、図８を参照して説明する。
図６Ａ〜図６Ｄ、図７Ａ〜図７Ｂは、第二実施形態の抵抗器の製造方法を段階的に示した断面図である。また、図８は、第二実施形態の抵抗器の製造方法における各工程を示したフローチャートである。
まず、図６Ａに示すように、セラミックス基板１１の一方の面における所定の位置に、厚膜印刷法を用いてＡｇペーストを印刷、乾燥し、その後８５０℃で焼成することでＡｇからなる金属電極１３ａ，１３ｂを形成する（金属電極形成工程：Ｓ１１）。
【００７５】
次いで、図６Ｂに示すように、セラミックス基板１１の一方の面に、厚膜印刷法を用いてＲｕＯ２ペースト例えば、厚みが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のセラミックス基板１１の一方の面に、を印刷、乾燥し、その後８５０℃で焼成することでＲｕＯ２からなる厚膜抵抗体（抵抗体）１２を形成する（抵抗体形成工程：Ｓ１２）。
【００７６】
次に、図６Ｃに示すように、セラミックス基板１１の他方の面１１ｂに、緩衝層２２を形成してから、複数のフィン４５を備えたヒートシンク４３を接合する（緩衝層及びヒートシンク接合工程：Ｓ１３）。緩衝層２２は、例えば、厚みが０．４ｍｍ〜２．５ｍｍ程度、純度が９９．９８％以上の高純度Ａｌからなる薄板状の部材を用いればよい。
【００７７】
セラミックス基板１１の他方の面１１ｂと緩衝層２２及びヒートシンク４３との接合にあたっては、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔２９をセラミックス基板１１の他方の面１１ｂと緩衝層２２の間、及び緩衝層２２とヒートシンク４３との間に挟み込む。そして、真空加熱炉においては、積層方向に０．５ｋｇｆ／ｃｍ２以上１０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の加圧力を負荷し、真空加熱炉の加熱温度を６４０℃以上６５０℃以下に設定し、１０分以上６０分以下保持する。これによって、セラミックス基板１１の他方の面１１ｂと緩衝層２２の間、及び緩衝層２２とヒートシンク４３との間に配したＡｌ−Ｓｉ系のろう材箔２９が溶融し、セラミックス基板１１とヒートシンク４３とが、緩衝層２２を介して接合される。
【００７８】
こうして得られたセラミックス基板１１とヒートシンク４３との接合部は、例えば、はんだによる接合と比較して、大幅に耐熱性が高められ、かつ、接合時に８００℃といった高温を必要としないので、既に形成されている抵抗体１２が熱劣化を引き起こすことも防止できる。
【００７９】
次に、図６Ｄに示すように、金属電極１３ａ，１３ｂのそれぞれに、接着剤層１７によって金属端子１４ａ，１４ｂを仮止め（位置決め固定）する。金属端子１４ａ，１４ｂは、例えば、厚みが０．３ｍｍ程度のＣｕからなる板材を断面略Ｌ字状に屈曲させたものであればよい。そして、例えば、ＡｌワイヤーやＡｌテープからなる金属部材１８ａ，１８ｂの一端側を金属電極１３ａ，１３ｂに、また金属部材１８ａ，１８ｂの他端側を金属端子１４ａ，１４ｂに、それぞれ接触させる。そして、これら接触部分を押圧（加圧）しつつ超音波を印加し、接触部分を超音波接合する（金属部材接合工程：Ｓ１４）。これによって、金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとは、金属部材１８ａ，１８ｂによってそれぞれ電気的に接続される。
【００８０】
次に、図７Ａに示すように、セラミックス基板１１の一方の面１１ａに、チップ抵抗体１６の周囲を取り囲むように型枠１９を配置する。そして、この型枠１９の内部に軟化させた絶縁性樹脂を充填し、チップ抵抗体１６および金属端子１４ａ，１４ｂの一部を封止する封止樹脂２１を形成する（封止樹脂形成工程：Ｓ１５）。
【００８１】
次に、図７Ｂに示すように、ヒートシンク４３の下面のうち、フィン４５が形成されていないネジ穴２４，２４の開口面の周囲に、耐熱グリスからなるグリス層２７を形成する。そして、ヒートシンク４３にネジ２６，２６を用いて冷却器３５を取り付ける（冷却器取付工程：Ｓ１６）。この時、冷却器３５に形成された開口部３８の内部にフィン４５が入り込み、フィン４５が開口部３８を介して外部に露呈されるように取り付けられる。以上の工程を経て、第二実施形態に係る抵抗器３０を製造することができる。
【００８２】
以上のような構成とされた本実施形態に係る抵抗器３０とその製造方法によれば、セラミックス基板１１とヒートシンク４３とを、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材を用いて接合しているので、抵抗体１２が発熱して高温となっても、例えば従来のように、はんだ材を用いて接合した場合と比較して、接合強度を十分に維持することができ耐熱性に優れる。また一方で、従来のように、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材を用いて接合した場合と比較して、接合温度を低くすることができるので、接合時における抵抗体１２の熱劣化を確実に防止することが可能になる。そして、セラミックス基板１１及び抵抗体１２の熱負荷を低減することができるとともに、製造工程を簡略化し、製造コストを低減することができる。
【００８３】
また、本実施形態においては、金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとを、細長い線状の部材、例えばＡｌワイヤー、Ａｌテープなどを用いて電気的に接続し、金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとを導電層などで直接接合していないので、抵抗体１１が通電時の発熱と非通電時の降熱とを繰り返す温度サイクルを経ても、金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとが導通不良を引き起こす懸念が無い。
【００８４】
また、ＡｌＮからなるセラミックス基板１１の厚さを０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることによって、抵抗体１２の発熱回数が多くてもセラミックス基板１１に割れが発生することを抑制できる。
さらに、Ｃｕからなる金属端子１４ａ，１４ｂの厚さを０．１ｍｍ以上とすることで、端子としての強度を十分に確保するとともに比較的大きな電流を流すことができる。また、金属端子１４ａ，１４ｂの厚さを０．３ｍｍ以下とすることで、抵抗体１２の発熱回数が多くてもセラミックス基板１１に割れが発生することを抑制できる。
【００８５】
また、封止樹脂２１として、熱膨張係数（線膨張率）が８ｐｐｍ／℃〜２０ｐｐｍ／℃の範囲の絶縁性樹脂を用いることによって、抵抗体１２の発熱に伴う封止樹脂２１の熱膨張による体積変化を最小に抑えることができる。こうした構成により、封止樹脂２１に覆われたチップ抵抗体１６や金属端子１４ａ，１４ｂに対して過剰な応力が加わることで接合部分がダメージを受け、導通不良等の不具合を起こすことを防止できる。
【００８６】
そして、ヒートシンク４３は、フィン４５，４５…を備えることによって、例えば、第一実施形態に示したヒートシンク４３と比較して、表面積を大幅に増加させることができる。これによって、チップ抵抗体１６の発熱によって伝搬した熱を、複数のフィン４５を介して効率的に外気に向けて放熱することが可能になり、冷却機能がより一層高められる。
【００８７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００８８】
なお、第二実施形態においては、セラミックス基板１１とヒートシンク４３との間に緩衝層２２を形成しているが、こうした緩衝層２２を設けずに、セラミックス基板１１とヒートシンク４３とがＡｌ−Ｓｉ系のろう材によって直接接するように接合される構成としてもよい。
【００８９】
また、第一実施形態、第二実施形態においては、金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとをＡｌワイヤーやＡｌテープからなる金属部材１８ａ，１８ｂを介して電気的に接続しているが、金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとを接続部材などを介さずに、直接、電気的に接合してもよい。この場合、金属電極１３ａ，１３ｂと金属端子１４ａ，１４ｂとは、超音波接合や、導電性のろう材を用いた接合によって互いに接合されればよい。
また、上記実施の形態では、セラミックス基板の一方の面に抵抗体を形成した後に、金属電極を形成する場合について説明したが、金属電極を形成した後に抵抗体を形成する構成とされても良い。
【００９０】
また、第一実施形態、第二実施形態においては、チップ抵抗体１６および金属端子１４ａ，１４ｂの一部を封止する封止樹脂２１の形成は、各実施形態に開示された順番に限定されるものではない。例えば、冷却器を取り付けた後に封止樹脂２１によって封止してもよい。
【００９１】
また、第二実施形態において、緩衝層２２とヒートシンク４３とをＡｌ−Ｓｉ系ろう材で接合したが、Ａｌ−Ｃｕ系ろう材やＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材などを用いることも可能である。これら以外にも、例えば、セラミックス基板と緩衝層を予めＡｌ−Ｓｉ系ろう材で接合した後に、緩衝層とヒートシンクとを、フラックスを用いたろう付などで接合することも可能である。
【実施例】
【００９２】
［実施例１］
以下に、本発明の効果を確認すべく行った第一の確認実験（実施例１）の結果について説明する。
（本発明例１−１）
ＡｌＮからなるセラミックス基板（１５ｍｍ×１１ｍｍ×０．６３５ｍｍｔ）の一方の面に、スパッタリング法を用いてＴａ−Ｓｉ系の抵抗体（１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５μｍ）を形成した。さらに、スパッタリング法を用いて、セラミックス基板の一方の面の所定の位置に、Ｃｕからなる金属電極（厚さ：１．６μｍ）を形成した。また、金属電極の下地層としてスパッタリング法でＣｒ層を予め形成した。
次いで、セラミックス基板の他方の面には、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材箔を介して、４Ｎ−Ａｌからなる緩衝層と、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材箔を介して、Ａｌ合金（Ａ１０５０）からなるヒートシンク（２０ｍｍ×１３ｍｍ×３ｍｍｔ）を積層した。そして、積層方向に５ｋｇｆ／ｃｍ２に加圧力を付加し、真空雰囲気において、６４５℃で３０分保持して、セラミックス基板とヒートシンクとをＡｌ−Ｓｉ系ろう材によって接合した。金属電極上にＣｕからなる金属端子（厚さ：０．３μｍ）を接着剤によって固定し、金属電極と金属端子とをＡｌワイヤによって電気的に接続した。金属電極および金属端子とＡｌワイヤとは、それぞれ超音波を印加して接合した。さらに、ヒートシンクを冷却器にネジによって締結し、本発明例１の抵抗器を製造した。【００９３】
（本発明例１−２）
アルミナからなるセラミックス基板（１５ｍｍ×１１ｍｍ×０．３８ｍｍｔ）の一方の面に、厚膜印刷法を用いて、セラミックス基板の一方の面の所定の位置に、Ａｇペーストを印刷、乾燥し、その後８５０℃で焼成することで厚膜金属電極（厚さ：７μｍ）形成した。さらに、厚膜印刷用ＲｕＯ２ペーストを印刷、乾燥し、その後８５０℃で焼成することでＲｕＯ２からなる抵抗体（１０ｍｍ×１０ｍｍ×７μｍｔ）を形成した。
次いで、セラミックス基板の他方の面には、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材箔を介して、Ａｌ合金（Ａ１０５０）材からなるヒートシンク（２０ｍｍ×１３ｍｍ×３ｍｍｔ）を積層した。
そして、積層方向に５ｋｇｆ／ｃｍ２に加圧力を付加し、真空雰囲気において、６４５℃で３０分保持して、セラミックス基板とヒートシンクとをＡｌ−Ｓｉ系ろう材によって接合した。また、金属電極上にＣｕからなる金属端子（厚さ：０．３μｍ）を接着剤によって固定し、金属電極と金属端子とをＡｌワイヤによって電気的に接続した。金属電極および金属端子とＡｌワイヤとは、それぞれ超音波を印加して接合した。さらに、ヒートシンクを冷却器にネジによって締結し、本発明例２の抵抗器を製造した。【００９４】
（従来例１）
ＡｌＮからなるセラミックス基板（１５ｍｍ×１１ｍｍ×０．６３５ｍｍｔ）の一方の面に、スパッタリング法を用いてＴａ−Ｓｉ系からなる抵抗体（１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５μｍｔ）を形成した。さらに、スパッタリング法を用いて、セラミックス基板の一方の面の所定の位置にＣｕからなる金属電極（厚さ：１．６μｍ）を形成した。
次いで、金属電極上に、はんだ材（Ｓｎ−Ａｇはんだ）を用いて金属端子（厚さ：０．３μｍ）を２２０℃で接合した。また、セラミックス基板の他方の面にも、はんだ材を用いてＡｌ合金（Ａ１０５０）材からなるヒートシンクを２００℃で接合した。なお、ヒートシンクのはんだ接合は、ヒートシンクにＮｉめっきを施した後に行った。さらに、ヒートシンクを冷却器にネジによって締結し、従来例１の抵抗器を製造した。【００９５】
以上のようにして製造された抵抗器に対して、以下に説明する耐熱試験を実施し、耐熱性の評価を行った。
（耐熱試験）
抵抗器の金属端子を電源に接続して３００Ｖ〜５００Ｖの電圧を印加し、抵抗体の表面温度を赤外線放射温度計で測定し、抵抗体の表面温度が所定の温度となったら、この温度で所定時間保持した後、電源を切る。そして、抵抗体の表面温度が３０℃まで低下したら、前述の電圧印加の操作を再度行う。この操作を繰り返して、抵抗体を５回発熱させる耐熱試験を実施した。なお、上述の所定の温度は、１５０℃、３００℃、５００℃に設定した。【００９６】
（耐熱性の評価）
耐熱試験後の抵抗器において、金属電極と金属端子との接合部の接合強度の低下、及びセラミックス基板とヒートシンク（本発明例１−１においては緩衝層）との接合部の接合強度の低下が確認されない場合を「Ａ」と評価した。また、接合強度の低下が初期値より３０％以内であった場合を「Ｂ」と評価した。また、金属端子及びヒートシンク（本発明例１−１においては緩衝層）が耐熱試験中に接合部から外れた場合を「Ｃ」と評価した。
この評価の結果を表１に示す。
接合強度の測定は、耐熱試験後の抵抗器を保持して、金属端子を水平に引張ることで測定した。またセラミックス基板とヒートシンク（本発明例１−１においては緩衝層）の接合強度は、適当な形状に切断した後、ヒートシンク部分を保持して、界面でのシェア強度を測定した。【００９７】
【表１】
2015105124.tif 000003
【００９８】
表１に示すように、本発明例１及び本発明例２の抵抗器においては、１５０℃、３００℃、５００℃の耐熱試験においても、接合強度の低下が確認されず、耐熱性が良好であることが確認された。
一方、従来例１の抵抗器においては、３００℃の耐熱試験では、はんだ材の一部が溶融し、接合強度の低下が確認された。また、５００℃の耐熱試験では、はんだ材が溶融し、金属端子及びヒートシンクが接合部から外れた。【００９９】
［実施例２］
次に、本発明の効果を確認すべく行った第二の確認実験（実施例２）の結果について説明する。
第二の確認実験に用いた本発明例２−１〜２−２１の抵抗器の仕様は表２のとおりである。
なお、ヒートシンク、フィンの材質はＡｌ合金（Ａ１０５０）とした。緩衝層の材質は表２記載の純度を有するＡｌとした。封止樹脂の材質は、エポキシ樹脂にＳｉＯ２フィラーを混合したものとし、表２記載の熱膨張係数を有するものを用いた。封止樹脂の熱膨張係数が５ｐｐｍ／℃のものはＳｉＯ２フィラーが９０％、８ｐｐｍ／℃のものはＳｉＯ２フィラーが８４％、１６ｐｐｍ／℃のものはＳｉＯ２フィラーが７２％、２０ｐｐｍ／℃のものはＳｉＯ２フィラーが６９％となるように封止樹脂を調製した。
それ以外の構成は、第一実施形態、第二実施形態と同様である。【０１００】
以上のような構成の本発明例２−１〜２−２１の抵抗器について、剥がれ率、割れ発生回数、および耐圧特性について検証した。
（１）剥がれ率：温度サイクル（−４０〜１２５℃）を１０００回、繰り返した後のセラミックス基板と緩衝層との剥離状況、及び剥がれ率を評価した。剥がれ率は、以下の式（１）から求めた。
（剥がれ率）＝（剥離面積）／（セラミックス基板の面積）×１００・・・（１）
なお、温度サイクルを繰り返した際にセラミックス基板に割れが発生したものは、剥がれ率を評価しなかった。
（２）割れ発生回数：温度サイクル（−４０〜１２５℃）を繰り返した後のセラミックス基板の割れ発生を温度サイクル回数２００回毎に、目視にて観察した。１０００回繰り返した後にセラミックス基板に割れが発生していないものを「発生無し」と評価した。
（３）耐圧特性：ヒートシンクと金属電極との間の絶縁耐圧が１．２ｋＶ／ｍｍ以上をＡ、０．９ｋＶ／ｍｍを超え１．２ｋＶ／ｍｍ未満をＢ、０．９ｋＶ／ｍｍ以下となった場合をＣとして評価した。
以上のような本発明例２−１〜２−２１の抵抗器の仕様と、温度サイクル実施後の評価項目の結果を表２にまとめて示す。
なお、表２に示されていないヒートシンク（Ａｌ部材）における対向面の湾曲の度合いは、それぞれ、本発明例２−１：８１μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−２：８０μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−３：８５μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−４：８１μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−５：８２μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−６：８０μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−７：９２μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−８：５７μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−９：９８μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−１０：４８μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−１１：２５０μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−１２：３３μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−１３：５２０μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−１４：３０μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−１５：７１μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−１６：８８μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−１７：５５μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−１８：９８μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−１９：７７μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−２０：６８μｍ／５０ｍｍ、本発明例２−２１：７０μｍ／５０ｍｍ、である。【０１０１】
【表２】
2015105124.tif 000004
【０１０２】
表２によれば、これらの結果から、セラミックス基板の材質に関しては、アルミナを用いることが好ましいことが分かった。
また、セラミックス基板の厚みは、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲に形成することが好ましいことが確認された。
また、ヒートシンクの厚みは、２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に形成することが好ましいことが確認された。
また、緩衝層の厚みは、０．４ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲に形成することが好ましいことが確認された。
また、緩衝層を構成するＡｌ純度は、９９．９８％以上にすることが好ましいことが確認された。
また、封止樹脂は、熱膨張係数が８ｐｐｍ／℃以上、２０ｐｐｍ／℃以下の範囲のものを用いることが好ましいことが確認された。
【符号の説明】
【０１０３】
１０、３０  抵抗器
１１  セラミックス基板
１２  抵抗体
１３ａ，１３ｂ  金属電極
１４ａ，１４ｂ  金属端子
１８ａ，１８ｂ  金属部材
２２  緩衝層
２３，４３  ヒートシンク（放熱部材）
４５  フィン
【図１】
2015105124.tif 000005
【図２Ａ】
2015105124.tif 000006
【図２Ｂ】
2015105124.tif 000007
【図２Ｃ】
2015105124.tif 000008
【図２Ｄ】
2015105124.tif 000009
【図３Ａ】
2015105124.tif 000010
【図３Ｂ】
2015105124.tif 000011
【図４】
2015105124.tif 000012
【図５】
2015105124.tif 000013
【図６Ａ】
2015105124.tif 000014
【図６Ｂ】
2015105124.tif 000015
【図６Ｃ】
2015105124.tif 000016
【図６Ｄ】
2015105124.tif 000017
【図７Ａ】
2015105124.tif 000018
【図７Ｂ】
2015105124.tif 000019
【図８】
2015105124.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月5日(2016.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
セラミックス基板の一方の面に形成された抵抗体及び金属電極を含むチップ抵抗体と、前記金属電極に電気的に接続された金属端子と、前記セラミックス基板の他方の面側に形成されたＡｌ部材と、を備え、
前記セラミックス基板と前記Ａｌ部材とが、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材によって接合され、
前記金属端子は、前記金属電極の表面に接着剤層を介して固定されており、
前記金属電極と前記金属端子とが、融点４５０℃以上の金属部材の一端および他端にそれぞれ接合されることで、互いに電気的に接続されることを特徴とする抵抗器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は、次のような抵抗器及び抵抗器の製造方法を提供した。
すなわち、本発明の抵抗器は、セラミックス基板の一方の面に形成された抵抗体及び金属電極を含むチップ抵抗体と、前記金属電極に電気的に接続された金属端子と、前記セラミックス基板の他方の面側に形成されたＡｌ部材と、を備え、前記セラミックス基板と前記Ａｌ部材とが、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材によって接合され、前記金属端子は、前記金属電極の表面に接着剤層を介して固定されており、前記金属電極と前記金属端子とが、融点４５０℃以上の金属部材の一端および他端にそれぞれ接合されることで、互いに電気的に接続されることを特徴とする。
【国際調査報告】
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