(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、該絶縁性基板の相対向する両端部方向に延びるように該絶縁性基板の表面に全体が設けられる薄膜の抵抗体と、該抵抗体の両端部表面に設けられる一対の厚膜の上面電極と、前記絶縁性基板の裏面における前記上面電極に対応する部分に設けられる一対の厚膜の裏面電極と、前記絶縁性基板の前記両端部の側面に設けられ、前記上面電極と裏面電極とをそれぞれ電気的に接続する一対の厚膜の側面電極と、前記一対の上面電極の間に挟まれる前記抵抗体表面に設けられる保護膜とからなり、前記上面電極が金属系ガラスペーストの焼成により形成されてなるチップ抵抗器。
【請求項２】
前記上面電極と前記側面電極の接続部との間に銀系樹脂ペーストにより形成される厚膜の上面補助電極が設けられてなる請求項１記載のチップ抵抗器。
【請求項３】
絶縁性基板と、該絶縁性基板の相対向する両端部方向に延びるように該絶縁性基板の表面に全体が設けられる薄膜の抵抗体と、該抵抗体の両端部表面に設けられる一対の厚膜の上面電極と、前記絶縁性基板の裏面における前記上面電極に対応する部分に設けられる一対の厚膜の裏面電極と、前記絶縁性基板の前記両端部の側面に設けられ、前記上面電極と裏面電極とをそれぞれ電気的に接続する一対の厚膜の側面電極と、前記一対の上面電極の間に挟まれる前記抵抗体表面に設けられる保護膜とからなり、前記上面電極が銀系樹脂ペーストの硬化により形成されてなるチップ抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ型の絶縁性基板上に抵抗体膜が設けられるチップ抵抗器に関する。さらに詳しくは、製造工程が簡単で安価に製造することができながら、高性能な特性が得られるチップ抵抗器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のチップ抵抗器は、印刷と焼成により電極や抵抗体を形成する厚膜抵抗器と、スパッタリングなどにより電極や抵抗体を製造する薄膜抵抗器とがある。構造は厚膜と薄膜との違いはあるが、両者とも殆ど同じ構造で、たとえば図４に示されるような構造になっている。すなわち、図４で、アルミナなどからなる絶縁性基板１の対向する両端部に一対の電極２、３が上面電極２１、３１および裏面電極２２、３２とこれらを連結する側面電極２３、３３により形成され、両電極に接続されるように抵抗体４が絶縁性基板１上に形成されている。そして、抵抗体の表面側に保護膜５が１〜３層で形成されている。なお、厚膜はたとえば５〜１０μｍ程度の厚さに形成され、薄膜はたとえば０.１〜０.５μｍ程度に形成される。
【０００３】
厚膜抵抗器は、ガラスまたは樹脂を用いてペースト状にした材料を印刷などにより塗布して、６００〜１０００℃程度で焼成（ガラスの場合）または２００〜２４０℃程度で硬化（樹脂の場合）させることにより得られる。電極材料としては、ＡｇにＰｄを添加したＡｇ系（銀系）や、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕなど）の金属ペーストが用いられ、抵抗体材料としては、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）に必要な抵抗値にするためのＡｇやＰｄなどを混入してガラスまたは樹脂によりペースト状にしたものが用いられる。また、薄膜抵抗器は、金属材料をスパッタリングなどにより成膜してパターニングすることにより得られ、電極材料としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉなどが用いられ、抵抗材料としては、Ｎｉ-Ｃｒ合金などが用いられる。
【０００４】
このように、製造工程が、一方は印刷と熱処理により設けるのに対して、他方はスパッタリングなどにより設けるもので異なり、また、印刷装置とスパッタリング装置などの設備面においても異なり、製造ラインが全く異なっている。そのため、両方の膜を併用することは製造工程が複雑になり、実用的に難しい。また、薄膜上に厚膜を形成すると密着力が低下し、接触抵抗が増大し、抵抗値も一定にならないため、少なくとも抵抗体を薄膜で形成し、その上に接続される側面電極を厚膜で形成した例はない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、チップ抵抗器には厚膜抵抗器と薄膜抵抗器とがあり、厚膜抵抗器はその製造設備が非常に安価で、抵抗器自身も安価に製造することができる。しかし、厚膜抵抗体は、酸化ルテニムをガラス粉末などとペースト状にしたものであり、その組成の均一性、塗布する場合の厚さの均一性、抵抗値調整のためＡｇやＰｄなどの添加量の相違、などによって得られる抵抗値の精度が劣ると共に、ガラス材料の混合などに伴いノイズ特性が悪いなどの性能面で劣るという問題がある。また、薄膜抵抗器は、抵抗値の精度やノイズ特性などは優れているが、スパッタ装置などを使用しなければならず、またそれぞれの膜を成膜するのに時間がかかり、かなり高価になるという問題がある。
【０００６】
一方、厚膜と薄膜とを混合すると、前述のような製造ラインの複雑さもさることながら、厚膜の上に薄膜を成膜する場合は密着性の問題はないが、薄膜の上に厚膜を成膜すると、密着性が低下して接触抵抗が増大し、品質が一定しないという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、抵抗値の精度を向上させると共に、ノイズ特性などの抵抗特性を良好にしながら、生産性を向上させることができるチップ抵抗器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、抵抗特性に大きく左右する抵抗体を薄膜で形成し、他の電極および保護膜などは全て厚膜により形成することにより、抵抗特性を高性能に維持しながら、製造工数を大幅に低下させて、安価で高性能なチップ抵抗器を得るため、鋭意検討を重ねた結果、薄膜抵抗体の上に厚膜電極を形成する場合でも、金属系ガラスペーストの厚膜電極または銀系樹脂ペーストによる厚膜電極を形成するなどの材料を選択することにより、密着性良く設けられ、その厚膜電極と接触するように側面電極を形成することにより、薄膜抵抗体に厚膜の側面電極を形成し得ることを見出した。ここに金属系ガラスペーストとは、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属のガラス成分がバインダーのペーストを意味し、銀系樹脂ペーストとは、銀を主成分とする樹脂がバインダーのペーストを意味する。
【０００９】
本発明によるチップ抵抗器は、絶縁性基板と、該絶縁性基板の相対向する両端部方向に延びるように該絶縁性基板の表面に全体が設けられる薄膜の抵抗体と、該抵抗体の両端部表面に設けられる一対の厚膜の上面電極と、前記絶縁性基板の裏面における前記上面電極に対応する部分に設けられる一対の厚膜の裏面電極と、前記絶縁性基板の前記両端部の側面に設けられ、前記上面電極と裏面電極とをそれぞれ電気的に接続する一対の厚膜の側面電極と、前記一対の上面電極の間に挟まれる前記抵抗体表面に設けられる保護膜とからなり、前記上面電極が金属系ガラスペーストの焼成により形成されている。
【００１０】
ここに厚膜とは、電極や抵抗体の材料をペースト状にして塗布し、焼成または硬化させることにより厚く形成される膜を意味し、薄膜とは、スパッタリング法などにより金属膜を直接成膜することにより薄く形成される膜を意味する。
【００１１】
この構成にすることにより、抵抗体は薄膜により形成されているため、非常に均一な成分で一定の厚さに形成され、抵抗値は一定で精度良く形成されると共に、温度係数もその金属特有の一定の温度係数が得られ、ガラス成分なども含まれていないためノイズ特性もよく、非常に電気特性の優れた抵抗器となる。一方、薄膜抵抗体上に上面電極が厚膜により形成されることにより、その材料を選定すれば、薄膜抵抗体と密着性よく形成され、その上面電極と接触して形成される側面電極も厚膜同士で上面電極と密着性よく形成される。その結果、電極材料を全て厚膜により形成しても接触抵抗を生じさせることなく形成することができ、製造工程の殆どを簡単な厚膜工程により形成することができる。
【００１２】
前記上面電極と前記側面電極の接続部との間に銀系樹脂ペーストにより形成される上面補助電極が設けられることにより、ハンダに対する耐性が向上し、ハンダに溶融されることがなくなり信頼性が向上する。
【００１３】
前記上面電極が銀系樹脂ペーストの硬化により形成されれば、薄膜抵抗体との密着性が良好に得られると共に、高温で焼成する必要がないため、抵抗体の酸化なども発生せず、簡単な製造工程で高性能なチップ抵抗が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明のチップ抵抗器について、図面を参照しながら説明をする。本発明によるチップ抵抗器は、その一実施形態の断面説明図が図１に示されるように、たとえばアルミナなどからなる平面形状が矩形状の絶縁性基板１上に、その相対向する両端部方向に延びるように、薄膜の抵抗体４が形成されている。その抵抗体４の両端部表面に一対の厚膜の上面電極２１、３１が設けられ、絶縁性基板１の裏面における上面電極２１、３１に対応する部分に一対の厚膜の裏面電極２２、３２が設けられ、絶縁性基板１の前記両端部の側面に、上面電極２１、３１と裏面電極２２、３２とをそれぞれ電気的に接続する一対の厚膜の側面電極２３、３３が設けられることにより、一対の電極２、３が形成されている。そして、一対の上面電極２１、３１の間に挟まれる抵抗体４の表面に保護膜５が設けられている。
【００１５】
換言すれば、本発明によるチップ抵抗器は、抵抗値の精度やノイズなどの抵抗特性に大きく影響する抵抗体４のみを薄膜により形成し、他の上面電極２１、３１や下面電極２２、３２、側面電極２３、３３などを厚膜により形成することにより、製造工程を簡単にしていることに特徴がある。すなわち、前述のように、一般的には薄膜上に厚膜を形成するとその密着性が低下して接触抵抗が発生しやすいという問題があるが、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、薄膜抵抗４の上に設ける厚膜電極の材料を選定することにより、その問題を生じることなく厚膜の上面電極２１、３１を積層することができることを見出した。そして、その厚膜と接続されるように側面電極２３、３３を厚膜により形成することにより、厚膜同士で密着性よく接続することができ、薄膜抵抗体に厚膜の側面電極を形成することができることを見出した。
【００１６】
基板１は、たとえばアルミナ、サファイア、またはＳｉウェハなどが用いられる。厚膜の電極材料としては、一般には金属粉末とガラスまたは樹脂とを混合してペースト状にしたものが使用され、混入する金属粉末により、Ａｇ系、Ａｇ-Ｐｄ系、Ａｕ系などを用いられているが、図１に示される例では、上面電極２１、３１として、Ａｕ系、Ｎｉ系またはＣｕ系のガラスペーストからなる厚膜電極が用いられている。ここに「系」とは、これらを主成分としながら、他の元素が添加され得ることを意味する。なお、ガラスペーストは６００〜１０００℃程度で焼成することにより硬化され、樹脂ペーストは２００〜２４０℃程度に昇温することにより硬化される。
【００１７】
図１に示される例では、上面電極２１、３１上にＡｇ系樹脂ペーストからなる上面補助電極２４、３４が形成されている。そして、その上面補助電極２４、３４および裏面電極２２、３２とを接続するように絶縁性基板１の側面に側面電極２３、３３がＡｇ系樹脂ペーストからなる厚膜電極により形成されている。この補助電極２４、３４は、上面電極２１、３１のＡｕがハンダに溶融しやすいため、ハンダ付けの際に侵食されるのを防止するために設けられている。また、裏面電極２２、３２は、Ａｇ系グレーズペースト（ガラスペースト）、またはＡｕ系金属有機物（ガラスペースト）からなる厚膜により形成されている。そして、電極の表面にＮｉメッキ層２５ａ、３５ａおよびハンダメッキ層２５ｂ、３５ｂが設けられることにより、一対の電極２、３が形成されている。
【００１８】
抵抗体４は、たとえばＮｉ-Ｃｒ系、Ｔａ系、Ｔａ-Ｎ系、Ｔａ-Ｓｉ系などの金属膜を所望の抵抗値に応じて選択して使用することができる。なお、「系」というのは、Ａｌ、Ｃｒ、Ｏなどの他の元素を添加して抵抗値を調整し得ることを意味する。この抵抗体４は、スパッタリングなどにより成膜して、フォトリソグラフィ工程により所望の形状にパターニングすることにより、薄膜で形成されている。
【００１９】
保護膜５は、図１に示される例では、第１保護膜５１と第２保護膜５２の２層構造の例が示されているが、必ずしも２層の必要はなく、１層または３層でもよい。第１保護膜５１は、たとえば薄膜にてＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＮなどの成膜、またはホウケイ酸鉛ガラスなどのガラス粉末をペースト状にしたものを印刷などにより塗布して６００〜１０００℃程度で焼成することにより形成されている。この第１保護膜５１は、抵抗体４の抵抗値を調整するために、抵抗体４を形成した後にその抵抗値を測定しながらレーザトリミングにより抵抗体４の一部を削って調整する工程が設けられており、その際に削った抵抗体材料が飛び散って再度抵抗体４の上に付着し性能が変化するのを防ぐ目的で設けられているが、その心配がなければとくに設けられる必要はない。
【００２０】
第２保護膜５２は、レーザトリミングされて表面に凹凸のある第１保護膜５１上に塗布することにより露出した抵抗体４の表面を保護するもので、前述のレーザトリミングによる凹溝内を埋める保護膜を別途設けて第２保護膜を２層構造にすることもできる。この第２保護膜５２は、高温で焼成すると抵抗体４の抵抗値が変化する可能性があるため、エポキシ樹脂などからなる樹脂製ペーストを塗布して２００〜２４０℃程度で硬化させるのが好ましい。
【００２１】
つぎに、このチップ抵抗器の製法について、図３に示されるフローチャートを参照しながら説明する。なお、図１には１個分のチップ抵抗器の断面説明図が示されているが、実際に製造する場合は、５〜１０ｃｍ×５〜１０ｃｍ程度の大きな基板に１００〜１万個分程度の電極や抵抗体を同時に形成し、バー状に切断して露出する側面に側面電極を形成し、さらにその後バー状に連なったチップ抵抗器を１個１個に切断分離することにより製造される。
【００２２】
まず、基板１裏面の所定の場所にＡｇ系グレーズペーストまたはＡｕ系金属有機物からなる電極材料のペーストを印刷する。そして、６００〜１０００℃程度で焼成することにより厚膜の裏面電極２２、３２（図１参照）を形成する（Ｓ１）。ついで、基板１表面の全面にＮｉ-Ｃｒ系またはＴａ系の抵抗材料をスパッタリングにより成膜し、フォトリソグラフィ工程を用いて、基板の両端部を結ぶ方向に延びるような所定の形状にパターニングすることにより、抵抗体４を形成する（Ｓ２）。つぎに、抵抗体４の両端部（裏面電極２２、３２に対応する部分）表面にＡｕ系、Ｎｉ系、またはＣｕ系のガラスペーストからなる電極材料を印刷により塗布して焼成することにより、上面電極２１、３１を形成する（Ｓ３）。
【００２３】
その後、抵抗体４の表面にホウケイ酸鉛ガラスなどのガラスペーストを印刷などにより塗布して焼成することにより、第１保護膜５１を形成する（Ｓ４）。この工程は省略してもよい。そして、一対の上面電極２１、３１にプローブ電極を接触させて抵抗値を測定しながら、所望の抵抗値になるようにレーザトリミングを行い抵抗値の調整を行う（Ｓ５）。さらにその表面に樹脂ペーストを塗布して硬化させることにより、第２保護膜５２を形成する（Ｓ６）。ついで、たとえばＡｇとＰｄを樹脂に混合したＡｇ系有機ペースト（樹脂ペースト）からなる電極材料を、上面電極２１、３１の上に印刷により塗布して２００℃程度で硬化させることにより、上面補助電極２４、３４を形成する（Ｓ７）。
【００２４】
ついで、大きな基板を一対の上面電極２１、３１を結ぶ方向と垂直な方向に並ぶ一列ごとに分離されるようにバー状に切断する（Ｓ８）。そして、上面補助電極２４、３４と裏面電極２２、３２の間にその上面補助電極２４、３４および裏面電極２２、３２上にも重なるようにＡｇ系樹脂ペーストからなる電極材料を塗布して硬化させることにより、側面電極２３、３３を形成する（Ｓ９）。その後、バー状に連結されているチップ抵抗器を１個１個のチップに分割し（Ｓ１０）、電極の露出面にＮｉメッキ層２５ａ、３５ａおよびＰｂ／Ｓｎなどからなるハンダメッキ層２５ｂ、３５ｂを形成する（Ｓ１１）ことにより、図１に示されるチップ抵抗器が得られる。
【００２５】
本発明によれば、抵抗体のみが薄膜により形成されながら、側面電極を含めた電極はすべて厚膜により形成されているため、製造工程の工数はそれほど増えず、安価に得ることができる。しかも、抵抗特性に影響を及ぼしやすい抵抗体は、金属材料をスパッタリングすることにより薄膜で形成されているため、金属薄膜が均一材料で均一厚さに形成されており、非常に高精度の抵抗器が得られる。また、上面電極が抵抗体の下側に設けられると、レーザトリミング工程で、抵抗値を測定するためのモニター用プローブの接触場所を確認し難いが、抵抗体の表面側に上面電極が設けられるため、電極の確認が容易になるという利点もある。
【００２６】
この際、一般的には薄膜抵抗の上にたとえば側面電極などの厚膜電極を形成すると、両者間の密着性が完全には得られず、接触抵抗などが発生しやすいが、本発明では、上面電極に金属ペーストを用いているため、薄膜抵抗体と上面電極とが非常に密着性よく接触する。一方、側面電極は、厚膜の上面電極またはその上に設けられる厚膜の上面補助電極と接続される構造であるため、側面電極を厚膜により形成しても厚膜同士で非常に密着して設けられる。その結果、薄膜抵抗体と厚膜の側面電極とを非常に小さい接触抵抗により接続することができる。
【００２７】
図２は、本発明によるチップ抵抗器の他の実施形態を示す断面説明図である。前述の例は、上面電極２１、３１をＡｕ系、Ｎｉ系またはＣｕ系のガラスペーストの印刷と焼成により形成したが、図２に示される例は、この上面電極２１、３１を銀（Ａｇ）系樹脂ペーストにより形成したことに特徴がある。このような銀系樹脂ペーストを用いても、薄膜抵抗体４の密着性は充分に得られることが本発明者の検討の結果確認された。この例では、上面電極２１、３１がハンダ耐性のあるＡｇ系材料により形成されているため、その上に補助電極を設ける必要もない。他の構造は図１に示される例と同じで、図１と同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。また、製造工程も図２に示される工程で、上面電極の材料が異なり、その硬化温度が異なる点と、上面補助電極が設けられない点が異なるだけで、他は全く同じである。
【００２８】
上面電極として、このようなＡｇ系樹脂ペーストが用いられることにより、その硬化温度が２００℃程度の低温で行えるため、抵抗体の酸化などの心配もなく、その対策が不要となる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、抵抗特性に非常に大きく影響する抵抗体は薄膜で形成することにより、高性能な抵抗器としながら、他の側面電極などの電極はすべて厚膜により形成されているため、製造工程は非常に簡単で少ない工数で非常に安価に製造することができる。しかも、厚膜により形成される側面電極と薄膜抵抗体との密着性の問題も解決され、全て薄膜で形成する場合に比べて、特性の低下は殆どなく、非常に安価に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるチップ抵抗器の一実施形態を示す断面説明図である。
【図２】図１のチップ抵抗器の変形例を示す断面説明図である。
【図３】図１のチップ抵抗器を製造する一例のフローチャートである。
【図４】従来のチップ抵抗器の構造を説明する断面説明図である。
【符号の説明】
１    基板
２、３    電極
４    抵抗体
５    保護膜
２１、３１    上面電極
２２、３２    裏面電極
２３、３３    側面電極
２４、３４    上面補助電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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