(57)【要約】【課題】半田接合部がヒートショックで損傷する可能性の低いチップ抵抗器を提供する。【解決手段】チップ抵抗器１の裏面電極３は、セラミック基板２の裏面に固着された焼成銀からなる第１電極層３ａと、第１電極層３ａの中央部を横断する領域に積層された焼成銀からなる第２電極層３ｂとで構成されており、第２電極層３ｂの側面から第１電極層３ａの表面へ至る段差１２が形成され、メッキ層（ニッケルメッキ層９および半田メッキ層１０）の裏面電極３を覆う部分には段差１２と対応する段差１３が形成されている。したがって、このチップ抵抗器１が回路基板３０上に実装されると、裏面電極３とランド３１との間に介設される半田接合部（半田３２）の厚みが段差１３部分で増大し、第１および第２電極層３ａ，３ｂの境界部分に熱応力が集中する虞もないため、半田接合部がヒートショックで損傷する可能性は低いものとなる。【選択図】図１
2013074044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板の表面の長手方向両端部に設けられた一対の表面電極と、これら一対の表面電極に接続するように前記セラミック基板の表面に設けられた抵抗体と、前記セラミック基板の裏面の長手方向両端部に設けられた一対の裏面電極と、前記抵抗体を被覆する絶縁性の保護層と、前記セラミック基板の両端面に設けられて前記表面電極と前記裏面電極とを橋絡している一対の端面電極とを備え、回路基板に設けられたランド上に前記裏面電極を搭載して半田接合することによって面実装されるチップ抵抗器において、
前記裏面電極が、前記セラミック基板の裏面に固着された第１電極層と、この第１電極層の少なくとも縁部から外れた一部領域に積層された第２電極層とからなり、これら第１および第２電極層がいずれも焼成銀で形成されたものであることを特徴とするチップ抵抗器。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記第１電極層と前記第２電極層とが組成を同じくする同一材料で形成されていることを特徴とするチップ抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はチップ抵抗器に係り、特に、実装時に半田接合される、セラミック基板の裏面に設けられた裏面電極の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は従来の一般的なチップ抵抗器を模式的に示す断面図である。同図に示すチップ抵抗器２１は、直方体形状のセラミック基板２２と、焼成銀等からなりセラミック基板２２の図示上面の長手方向両端部に設けられた一対の表面電極２３と、酸化ルテニウム等からなり一対の表面電極２３間に跨って設けられた抵抗体２４と、この抵抗体２４を被覆する絶縁性の保護層２５と、焼成銀等からなりセラミック基板２２の図示下面の長手方向両端部に設けられた一対の裏面電極２６と、セラミック基板２２の長手方向両端面に設けられて表面電極２３と裏面電極２６とを橋絡する一対の端面電極２７とを備えており、下地電極層としてコ字状に連続する表面電極２３と端面電極２７および裏面電極２６にメッキ層２８が被着されている。
【０００３】
かかるチップ抵抗器２１において、セラミック基板２２は大判基板を縦横の分割溝に沿って分割して多数個取りされたものであり、この大判基板に対して多数個分の表面電極２３や抵抗体２４、裏面電極２６、保護層２５等が一括して形成される。また、チップ抵抗器２１の抵抗値の調整は、抵抗体２４に図示せぬトリミング溝を形成することによって行われる。保護層２５は一般的に２層構造になっており、抵抗体２４をトリミングする抵抗値調整の前に形成されるアンダーコート層と、抵抗値調整の後に形成されるオーバーコート層とが積層されている。また、端面電極２７は多数個分の保護層２５が形成された大判基板を１次分割してなる短冊状基板の分割面に形成され、端面電極２７を形成した後に短冊状基板を個片（チップ単体）に２次分割して各チップ単体にメッキ層２８が被着されるようになっている。このメッキ層２８は、下地電極層に密着する最内層のニッケル（Ｎｉ）メッキ層と、外表面に露出する最外層の半田（Ｓｎ／Ｐｂ）メッキ層または錫（Ｓｎ）メッキ層とを含む２層以上の積層構造になっている。
【０００４】
ところで、この種のチップ抵抗器２１は、回路基板に設けられたランド上に裏面電極２６を搭載して半田接合することで面実装されるが、実装後にチップ抵抗器２１への熱環境の変化が繰り返される（以後ヒートショックと呼ぶ）と、この半田接合部が熱応力で損傷してクラックを生じやすくなる。そして、半田接合部にヒートショックによるクラックが生じると、半田接合部はチップ抵抗器２１の裏面電極２６と回路基板のランドとを電気的かつ機械的に接続する箇所であるため、最悪の場合は導通不良に至ることもあった。
【０００５】
そこで従来より、裏面電極を焼成銀からなる内層と導電性樹脂からなる外層との２層構造にし、半田接合部に作用する熱応力を緩和できるようにしたチップ抵抗器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来のチップ抵抗器では、回路基板のランド上で半田接合部と接触する裏面電極の外層が導電性樹脂からなるため、裏面電極が焼成銀のみからなる場合に比べると、半田接合部に作用する熱応力を緩和する効果が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−８４９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者らが精査したところ、特許文献１に記載されたチップ抵抗器のように裏面電極の外層が導電性樹脂で形成されていても、この外層と焼成銀からなる内層との境界部分が半田接合部に接触していると、この境界部分で半田接合部に熱応力が集中してクラックを生じやすいことが判明した。さらに、裏面電極の外層を導電性樹脂で形成した場合、半田接合時の加熱により樹脂分からアウトガスが発生し、このアウトガスによって接合部にボイドが形成されてしまうため、半田爆ぜの発生や固着性の低下が余儀なくされる。また、導電性樹脂からなる外層で焼成銀からなる内層を完全に覆ってしまえば、両者の境界部分が半田接合部に接触しなくなるが、こうすると樹脂分からのアウトガスの発生量が増加し、半田爆ぜの発生や固着性が弱くなって好ましくない。したがって、裏面電極の外層を導電性樹脂で形成するという従来技術を採用しても、ヒートショックによる半田接合部の損傷を防止する効果は不十分であって、チップ抵抗器の耐用寿命を大幅に延ばすことは困難であり、半田爆ぜの発生や固着性が弱くなるというデメリットもある。
【０００８】
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あり、その目的は、半田接合部がヒートショックで損傷する可能性の低いチップ抵抗器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、セラミック基板の表面の長手方向両端部に設けられた一対の表面電極と、これら一対の表面電極に接続するように前記セラミック基板の表面に設けられた抵抗体と、前記セラミック基板の裏面の長手方向両端部に設けられた一対の裏面電極と、前記抵抗体を被覆する絶縁性の保護層と、前記セラミック基板の両端面に設けられて前記表面電極と前記裏面電極とを橋絡している一対の端面電極とを備え、回路基板に設けられたランド上に前記裏面電極を搭載して半田接合することによって面実装されるチップ抵抗器において、前記裏面電極が、前記セラミック基板の裏面に固着された第１電極層と、この第１電極層の少なくとも縁部から外れた一部領域に積層された第２電極層とからなり、これら第１および第２電極層がいずれも焼成銀で形成されたものであるという構成にした。
【００１０】
このように第１電極層の一部領域に第２電極層を積層してなる裏面電極においては、第２電極層の側面から第１電極層の表面へ至る段差が形成されるため、この段差を利用して半田接合部の厚みを増大させることができる。また、第１電極層と第２電極層はいずれも焼成銀からなるため、両電極層の境界部分に熱応力が集中する虞はなく、裏面電極の製造工程が特に煩雑化することもない。したがって、このチップ抵抗器は、裏面電極と回路基板のランドとの間に介設された半田接合部がヒートショックで損傷する可能性は低く、コストアップも回避しやすいものとなっている。
【００１１】
上記の構成において、第１電極層と第２電極層は焼成銀であれば組成の違う別材料を用いて形成しても良いが、これら第１電極層と第２電極層が組成を同じくする同一材料で形成されていると、第１電極層と第２電極層を同じＡｇペースト等を使用して形成することができるため、Ａｇペーストの交換等を含めた作業性が良好となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のチップ抵抗器は、第１電極層の縁部から外れた一部領域に第２電極層を積層して裏面電極となし、これら第１および第２電極層をいずれも焼成銀で形成しているため、両電極層の境界部分に熱応力が集中する虞はなく、第２電極層の側面から第１電極層の表面へ至る段差を利用して半田接合部の厚みを増大させることができる。それゆえ、裏面電極と回路基板のランドとの間に介設された半田接合部がヒートショックで損傷する可能性が低くなる。また、このチップ抵抗器は、裏面電極の製造工程を特に煩雑化する必要がないため、コストアップも回避しやすい。それゆえ、ヒートショックに強くて耐用寿命の長いチップ抵抗器を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態例に係るチップ抵抗器の実装状態を模式的に示す要部断面図である。
【図２】該チップ抵抗器の製造工程を示す説明図である。
【図３】該チップ抵抗器の製造工程を示す説明図である。
【図４】該チップ抵抗器の製造工程を示す説明図である。
【図５】該チップ抵抗器の製造工程を示す説明図である。
【図６】従来の一般的なチップ抵抗器を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態例に係るチップ抵抗器１は、図２〜図４に順次示す各工程を経て製造され、図１に示すように回路基板３０上に面実装して使用される。なお、図４の最下部にはチップ抵抗器１の完成品が図示されている。
【００１５】
このチップ抵抗器１は、直方体形状のセラミック基板２と、このセラミック基板２の裏面（図１では下面）の長手方向両端部に設けられた一対の裏面電極３と、セラミック基板２の表面（図１では上面）の長手方向両端部に設けられた一対の表面電極４と、これら一対の表面電極４に両端部を重ね合わせてセラミック基板２の表面に設けられた抵抗体５と、セラミック基板２の長手方向両端面に設けられて裏面電極３と表面電極４とを橋絡している一対の端面電極６と、抵抗体５を被覆する２層構造の保護層（アンダーコート層７およびオーバーコート層８）と、下地電極層としてコ字状に連続する表面電極４と端面電極６および裏面電極３に被着せしめた２層構造のメッキ層（ニッケルメッキ層９および半田メッキ層１０）とによって構成されている。
【００１６】
セラミック基板２はアルミナを主成分とする絶縁基板であり、後述する大判基板４０（図２，３参照）を縦横の分割溝４１，４２に沿って分割して多数個取りされたものである。裏面電極３と表面電極４の主成分は銀であり、端面電極６の主成分はニッケルおよびクロムである。また、抵抗体５は酸化ルテニウム等からなり、この抵抗体５にトリミング溝１１（図３参照）を形成することによってチップ抵抗器１の抵抗値が調整されている。なお、チップ抵抗器１の製造時には、大判基板４０に対して多数個分の表面電極４や抵抗体５や裏面電極３やアンダーコート層７やオーバーコート層８等が一括して形成される。
【００１７】
また、このチップ抵抗器１の裏面電極３は、セラミック基板２の裏面に固着された第１電極層３ａと、第１電極層３ａの中央部を横断する領域に積層された第２電極層３ｂとからなり、第１および第２電極層３ａ，３ｂはいずれも焼成銀で形成されている。詳しい製造方法については後述するが、Ａｇペーストを印刷して未焼成の第１電極層３ａと第２電極層３ｂを順次形成した後、高温焼成することによって、Ａｇの焼結体として第１および第２電極層３ａ，３ｂが形成されている。なお、第２電極層３ｂを第１電極層３ａの中央部以外の領域に積層して裏面電極３となしても良く、要は、第２電極層３ｂの側面から第１電極層３ａの表面へ至る段差１２が形成されるように、第２電極層３ｂが第１電極層３ａの縁部から外れた一部領域に積層されていれば良い。
【００１８】
図１に示すように、このチップ抵抗器１は、回路基板３０に設けられたランド３１上に裏面電極３を搭載して半田３２で接合することによって面実装される。チップ抵抗器１のメッキ層（ニッケルメッキ層９および半田メッキ層１０）には、裏面電極３を覆う部分に前記段差１２と対応する段差１３が形成されているため、実装状態において、この段差１３で半田３２の厚みは増大している。したがって、裏面電極３とランド３１との間に介設された半田接合部（半田３２）は、熱応力が作用してもクラックを生じにくい。
【００１９】
次に、このチップ抵抗器１の製造工程（第１工程〜第１６工程）について、図２〜図４を参照しながら詳しく説明する。なお、第１工程から第５工程までは図２を参照して説明し、第６工程から第１２工程までは図３を参照して説明し、第１３工程から第１６工程までは図４を参照して説明する。また、これらの図においては、左側に１個のチップ領域に対応する模式的な断面図を示し、右側に複数個のチップ領域に対応する模式的な平面図（ただし第１および第２工程では裏面側の平面図）を示している。
【００２０】
まず、第１工程として、セラミック基板２が多数個取りされる大判基板４０の裏面４０ａに、Ａｇペーストをスクリーン印刷して乾燥させることによって未焼成の第１電極層３ａを形成する。なお、大判基板４０には予め１次分割溝４１と２次分割溝４２が格子状に設けられており、両分割溝４１，４２によって区切られたマス目の１つ１つが１個分のチップ領域となるが、第１電極層３ａは１次分割溝４１を介して隣接する一方のチップ領域の長手方向一端部と他方のチップ領域の長手方向他端部とに連続的に形成する。
【００２１】
こうして第１電極層３ａを印刷して乾燥させた後、第２工程として、各第１電極層３ａの中央部を横断する領域にＡｇペーストをスクリーン印刷して乾燥させることにより、未焼成の第２電極層３ｂを形成する。その際、組成が全く同じＡｇペーストを用いて第１電極層３ａと第２電極層３ｂを形成すると、Ａｇペーストの交換等を含めた作業性が良好なものとなる。そして、これら第１および第２電極層３ａ，３ｂによって断面視逆凸状の積層体が各チップ領域の長手方向両端部に形成され、この積層体が後述する第４工程で裏面電極３になる。
【００２２】
また、第３工程として、大判基板４０の裏面４０ａと反対側の表面４０ｂに、Ａｇ／Ｐｄペーストをスクリーン印刷して乾燥させることによって未焼成の表面電極４を形成する。なお、大判基板４０の表面４０ｂにおける表面電極４群の形成位置と、裏面４０ａにおける第１電極層３ａ群の形成位置はほぼ対応している。
【００２３】
次に、第４工程として、第１および第２電極層３ａ，３ｂと表面電極４を８５０℃程度の高温で焼成する。なお、このように第１および第２電極層３ａ，３ｂと表面電極４とを同時に焼成すると、焼成工程を減らしてコストダウンを図ることが可能となる。これにより、大判基板４０の裏面４０ａに密着して固定された焼成銀からなる第１電極層３ａと、この第１電極層３ａの一部領域に密着して固定された焼成銀からなる第２電極層３ｂとが得られるため、これら第１および第２電極層３ａ，３ｂによって焼成銀からなる断面視逆凸状の裏面電極３が形成される。また、大判基板４０の表面４０ｂには、パラジウムを含む焼成銀からなる表面電極４が形成される。この表面電極４については、パラジウムを含むことによって耐硫化特性に有効となる。
【００２４】
しかる後、第５工程として、大判基板４０の表面４０ｂに酸化ルテニウム等の抵抗体ペーストをスクリーン印刷して乾燥させることにより、各チップ領域に未焼成の抵抗体５を形成する。その際、抵抗体５の長手方向両端部は、各チップ領域の長手方向両端部に設けられている表面電極４に重ね合わせておく。そして、次なる第６工程で、この抵抗体５を８５０℃程度の高温で焼成する。なお、前述した第４工程の焼成を省略し、この第６工程で第１および第２電極層３ａ，３ｂと表面電極４と抵抗体５とを同時に焼成しても良く、その場合は焼成工程をさらに減らして大幅なコストダウンを図ることが可能となる。
【００２５】
次に、第７工程として、抵抗体５を覆う領域にガラスペーストをスクリーン印刷した後、第８工程でこのガラスペーストを６００℃程度の高温で焼成することにより、抵抗体５を覆う１次保護コートに相当するアンダーコート層７を形成する。このアンダーコート層７は、次工程で照射されるレーザの熱で抵抗体５のトリミング溝１１近傍が損傷しないようにするためのものである。
【００２６】
次に、第９工程として、アンダーコート層７および抵抗体５にレーザを照射してトリミング溝１１を形成することにより、所望の抵抗値に調整する。
【００２７】
次に、第１０工程として、アンダーコート層７やトリミング溝１１を覆うようにガラスペーストあるいはエポキシ系等の樹脂ペーストをスクリーン印刷した後、これを第１１工程で焼き付ける（例えばガラスペーストは６００℃程度で焼成し、樹脂ペーストは２００℃程度で加熱硬化させる）ことにより、抵抗体５および１次保護コートを覆う２次保護コートに相当するオーバーコート層８を形成する。このオーバーコート層８は抵抗体５を外部環境から保護するためのものである。こうしてアンダーコート層７およびオーバーコート層８を形成することによって、抵抗体５を被覆する２層構造の保護層が得られる。
【００２８】
ここまでの工程は多数個取り用の大判基板４０に対する一括処理であるが、次なる第１２工程では、ブレークによって大判基板４０を１次分割溝４１に沿って短冊状に分割するという１次ブレーク加工を行う。これにより、複数個分のチップ領域が設けられた短冊状基板４３を得る。
【００２９】
そして、次なる第１３工程で、短冊状基板４３の分割面にＮｉ／Ｃｒをスパッタリングすることにより、端面電極６を形成する。このとき、複数の短冊状基板４３を重ね合わせた状態でスパッタリングを行うが、図５に示すように、上段側の短冊状基板４３の第２電極層３ｂが下段側の短冊状基板４３のオーバーコート層８を避けるように形成すると、各短冊状基板４３の姿勢を安定させた状態でスパッタリングすることができる。これにより、左右のスパッターの回り込み量を均一にできるため、電極寸法の不良が発生しにくくなる。そして、この端面電極６によって裏面電極３と表面電極４とが橋絡され、両者３，４をコ字状に連続する下地電極層が得られる。
【００３０】
しかる後、第１４工程として、ブレークによって短冊状基板４３を２次分割溝４２に沿って分割するという２次ブレーク加工を行う。これにより、チップ抵抗器１と同等の大きさの個片（チップ単体）を得る。
【００３１】
次に、第１５工程として、個片化された各チップ単体の下地電極層にニッケルメッキ層９を被着させ、さらに第１６工程として、このニッケルメッキ層９に半田メッキ層１０を被着させる。これにより、下地電極層を被覆する２層構造のメッキ層が得られ、チップ抵抗器１が完成する。なお、ニッケルメッキ層９は銀喰われを防止するためのものであり、半田メッキ層１０は半田濡れ性を高めるためのものである。これらのメッキ層９，１０は電解メッキを施すことによって形成されるが、半田メッキ層１０を錫メッキ層で代替しても良い。あるいは、ニッケルメッキ層９の代わりに銅（Ｃｕ）メッキ層としても良く、ニッケルメッキ層と銅メッキ層の両方を形成して３層構造のメッキ層としても良い。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態例に係るチップ抵抗器１の裏面電極３は、セラミック基板２の裏面に固着された第１電極層３ａと、この第１電極層３ａの中央部を横断する領域に積層された第２電極層３ｂとからなり、第２電極層３ｂの側面から第１電極層３ａの表面へ至る段差１２が形成されている。したがって、このチップ抵抗器１のメッキ層（ニッケルメッキ層９および半田メッキ層１０）には、裏面電極３を覆う部分に段差１２と対応する段差１３が形成されている。そのため、このチップ抵抗器１が回路基板３０上に実装されると、図１に示すように、裏面電極３とランド３１との間に介設される半田接合部（半田３２）の厚みが段差１３部分で増大し、熱応力が作用してもクラックを生じにくくなっている。
【００３３】
また、裏面電極３を構成する第１電極層３ａと第２電極層３ｂはいずれも焼成銀からなるため、両電極層３ａ，３ｂの境界部分に熱応力が集中する虞はなく、裏面電極３の製造工程が特に煩雑化することもない。したがって、このチップ抵抗器１は、裏面電極３と回路基板３０のランド３１との間に介設された半田接合部（半田３２）がヒートショックで損傷する可能性は低く、コストアップも回避しやすい。それゆえ、耐用寿命が長くて安価なチップ抵抗器１が量産できる。
【００３４】
なお、上記の実施形態例では、第２電極層３ｂを第１電極層３ａの中央部を横断する領域に積層しているが、第２電極層３ｂの形成位置は第１電極層３ａの縁部から外れた一部領域であれば必ずしも中央部でなくても良く、また、複数の第２電極層を第１電極層に分散配置するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１  チップ抵抗器
２  セラミック基板
３  裏面電極
３ａ  第１電極層
３ｂ  第２電極層
４  表面電極
５  抵抗体
６  端面電極
７  アンダーコート層（保護層）
８  オーバーコート層（保護層）
９  ニッケルメッキ層
１０  半田メッキ層
１１  トリミング溝
１２，１３  段差
３０  回路基板
３１  ランド
３２  半田（半田接合部）
４０  大判基板
４１，４２  分割溝
【図１】
2013074044.tif 000003
【図２】
2013074044.tif 000004
【図３】
2013074044.tif 000005
【図４】
2013074044.tif 000006
【図５】
2013074044.tif 000007
【図６】
2013074044.tif 000008