(57)【要約】【課題】厚膜抵抗器の製造工程においてトリミング加工が不要で、最終抵抗値の精度が確保でき、かつ実使用時の電流ノイズの少ない厚膜抵抗器を提供する。【解決手段】絶縁基板１０１上に、厚膜抵抗体よりなる抵抗線３０１と、抵抗線３０１の電極として選択可能な複数の導電体２０１、２０２とが形成される。複数の導電体２０１、２０２は、抵抗線３０１の抵抗値がこれらの導電体の選択により調整し得るように、抵抗線３０１上の異なる部位に接続されていることを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に、厚膜抵抗体よりなる抵抗線と、前記抵抗線の電極として選択可能な複数の導電体とが形成され、
前記複数の導電体は、前記抵抗線の抵抗値がこれらの導電体の選択により調整し得るように、前記抵抗線上の異なる部位に接続されていることを特徴とする厚膜抵抗器。
【請求項２】
前記抵抗線の電極として選択可能な前記複数の導電体は、抵抗線の両終端に接続された終端導電体と、配線を介して前記抵抗線の両終端間の異なる部位にそれぞれ接続された複数の中間導電体とからなる請求項１記載の厚膜抵抗器。
【請求項３】
前記抵抗線の異なる部位と電極として選択可能な前記複数の中間導電体とを接続するそれぞれの配線は、異なる抵抗値を持つ線材により構成されている請求項２記載の厚膜抵抗器。
【請求項４】
前記抵抗線が九十九折りの屈曲パターンを成すと共に、該抵抗線の各屈曲部に前記各中間導電体が前記配線を介して接続されている請求項２又は請求項３記載の厚膜抵抗器。
【請求項５】
前記九十九折りを成す抵抗線の屈曲部間の線材長さが段階的に変化する請求項４記載の厚膜抵抗器。
【請求項６】
前記九十九折りを成す抵抗線に接続される前記配線の材料が、前記抵抗線と同種又は電極として選択可能な前記導電体と同種である請求項４又は請求項５記載の厚膜抵抗器。
【請求項７】
前記九十九折りを成す抵抗線は、中央領域の屈曲部間の線材の長さが最も長く、その両サイドの領域の屈曲部間の線材の長さが前記絶縁基板の両端側に移行するにつれて段階的に短くなり、
前記抵抗線の電極として選択可能な前記終端導電体と前記中間導電体とは、前記絶縁基板の前記両端側の各辺に沿って配設されている請求項４ないし請求項６のいずれか１項記載の厚膜抵抗器。
【請求項８】
前記九十九折りを成す抵抗線は、電極として選択する導電体によって抵抗値を微調整できる微調整パターンと粗調整できる粗調整パターンとを有している請求項４ないし請求項７のいずれか１項記載の厚膜抵抗器。
【請求項９】
前記複数の導電体の中から選択された一対の電極に、外部との電気的接続を行うリード線が接続されている請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の厚膜抵抗器。
【請求項１０】
前記絶縁基板上にリード線を接続するための一対のリード線電極を備え、この各リード線電極と前記複数の導電体のうち選択された１又は２以上の導電体とがボンディング線で接続されている請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載の厚膜抵抗器。
【請求項１１】
前記絶縁基板上に、リード線を接続するための一対のリード線電極と、前記リード線電極と前記複数の導電体のうち選択された１又は２以上の導電体とを接続する中継電極とが形成され、これらの中継電極とリード線電極間、及び中継電極と電極として選択された前記導電体間がそれぞれ種々の抵抗形態を有するボンディング線を介して接続されている請求項１ないし請求項１０のいずれか１項記載の厚膜抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚膜抵抗体よりなる抵抗線及びその電極を有する厚膜抵抗器に関する。
【背景技術】
【０００２】
厚膜抵抗体は、電子顕微鏡など荷電粒子線装置の高圧電源・定電流電源などにおいて、高電圧の分割抵抗器として一般に用いられている。抵抗体の主材を成す抵抗ペーストは、基本的には粒径数ミクロンの粒状体とそれらを結合する接合材から構成される。これらの粒状体の接触点を介した電気伝導が、厚膜抵抗体を用いた抵抗器が高抵抗値を生む特性の基だと考えられている。厚膜抵抗体を用いた抵抗器は、巻線抵抗器や金属皮膜抵抗器と比較すると、抵抗ペーストの材質や焼成条件による最終抵抗値のバラツキや実使用条件下でのノイズの多さなど精度に欠ける面がある一方、上記２種類の抵抗器では原理的に成しえない小型で高い抵抗値を持つ抵抗器の実現が可能である。
【０００３】
厚膜抵抗器は、外形上大別して丸棒型と平板型の２種があるが、一般的に、丸棒型では絶縁棒の円柱の表面上に、平板型では絶縁基板の片面上に、抵抗ペースト材が配線パターンを形成している。いずれの形状の抵抗器でも、使用するペースト材の抵抗率（材質）、添加剤の材質・分量、焼成条件、ペースト材焼成後の線材の厚さ・幅・長さという幾何学的サイズを検討し、所定の抵抗値を得られる様に設計されている。
【０００４】
しかし、上述のような様々な条件による影響を受けるため、配線パターンの焼成だけでは設計通りの最終抵抗値を得ることが困難である。このために、焼成後に配線パターンに直接加工を施し、最終抵抗値に合わせ込む工程が必要となる。この工程を総称してトリミングと呼んでいる。丸棒型では、円柱側面に焼成されたペースト材をらせん状にヤスリなどで罫書きながら最終抵抗値を得るのに対して、平板型では予め配線パターンに短絡した個所を作製しておき、この部分を切断、又は削除することによって最終抵抗値をコントロールしている。これには、レーザー又はサンドブラストによって削る方法が一般的である。
【０００５】
上述のトリミング工程は、抵抗パターンが焼成された後に施されるため、最終抵抗値のバラツキや実使用時の電流ノイズの増加などに直接的に関係する。そのため、最終抵抗値の精度確保や、実使用時での電流ノイズの改善などの観点から、トリミング加工については様々な検討が加えられている。例えば、Ｌ字型、Ｕ字型のトリミング加工（特許文献１、２）や、トリミング加工終端を抵抗パターン外に施す方法（特許文献３）、トリミング加工後のアニールと補助的再トリミングの実施法（特許文献４）などである。
【０００６】
以上の様に、厚膜抵抗器は、最終抵抗値とその精度や、実使用時の電流ノイズの程度などを総合的に検討した上で、配線パターンの設計、抵抗ペースト剤の選定（添加剤の混合を含む抵抗率の選択）、焼成、トリミングという複数の過程を経て製造される。
【０００７】
【特許文献１】特開平０６−３７２５２号公報
【特許文献２】特開平０９−９７７０７号公報
【特許文献３】特開２００２−８９０２号公報
【特許文献４】特開平１１−１５００１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
抵抗ペーストによる抵抗体は、焼成直後の状態を保持する時が最も電流ノイズが少なく安定である。しかし、上述の通り、所定の最終抵抗値を得るためには、焼成後のトリミングは不可欠な工程となっている。本発明が対象とする平板型抵抗器について、そのトリミング法の概略と問題点を以下に説明する。
【０００９】
レーザートリミング法は、抵抗体の両電極間の抵抗値を測定しながらレーザー光線を予め設計しておいたトリミング領域に照射し、局所加熱によって抵抗体を蒸発させ、所定の抵抗値となるまで配線パターンの切断・削除を実施する方法である。レーザー照射は、抵抗体本体へ高精度かつ非接触で実施可能であり、比較的簡便な方法である。しかし、被照射部分への局所的な加熱及び照射終了時の急激な温度低下が、抵抗体へのマイクロクラックの発生や絶縁基板の熱歪などをもたらす。そして、これに伴う内部応力の増加が、抵抗値の経年変化や実使用時の電流ノイズの増加などを引き起こす。
【００１０】
一方、サンドブラストトリミング法は、アルミナなどの研磨砥粒をノズルから噴射し、厚膜抵抗体を物理的に切削する方法である。レーザートリミング法と比較すると、局所過熱によるマイクロクラックの発生や絶縁基板での熱歪の発生が無く、電流ノイズの増加が抑制されるなどの利点を持つ。しかし、加工精度がノズル径に制約されるため、抵抗パターン中の切削部が細くなるほどに正確なトリミングは困難となる。
【００１１】
以上の様に、厚膜抵抗器の製造におけるトリミング工程の存在は、厚膜抵抗器の最終抵抗値の精度確保と実使用時の電流ノイズの改善・低下を達成する上で制約となっている。
【００１２】
本発明は、厚膜抵抗器の製造工程においてトリミング加工が不要で、最終抵抗値の精度が確保でき、かつ実使用時の電流ノイズの少ない厚膜抵抗器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による厚膜抵抗器は、基本的には次のような特徴を有する。すなわち、絶縁基板上に、厚膜抵抗体よりなる抵抗線と、前記抵抗線の電極として選択可能な複数の導電体とが形成される。前記複数の導電体は、前記抵抗線の抵抗値がこれらの導電体の選択により調整し得るように、前記抵抗線上の異なる部位に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、実使用時の電流ノイズに悪影響を与えるトリミング加工を行うことなく所定の最終抵抗値を精度よく得ることができ、かつノイズ特性の優れた厚膜抵抗器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
抵抗ペースト材を用いる厚膜抵抗体は、焼成直後の状態が最も電流ノイズが少なく安定である。しかし、厚膜抵抗体は、ペースト材の混合条件、添加剤の材質・分量、焼成条件など様々な条件による影響を受けるため、配線パターンの幾何学的設計だけでは高い精度で所定の最終抵抗値を得ることが困難である。そのため、従来の厚膜抵抗体ではどうしてもトリミング工程が必要となる。
【００１６】
トリミングには、主にレーザートリミングとサンドブラストトリミングの２方法があるが、上述の通り配線パターン焼成後の加工は、厚膜抵抗体の最終抵抗値の精度確保と、実使用時の電流ノイズの改善を達成する上で制約となっている。そこで、本発明では、抵抗線（厚膜抵抗体）を形成した絶縁基板上に、抵抗線の電極として選択可能な複数の導電体を配設する。さらに、これら複数の導電体は、前記抵抗線の抵抗値がこれらの導電体の選択により調整し得るように、抵抗線上の異なる部位に接続されている。そして、必要な抵抗値の確保は、これら複数の導電体の中から任意のものを一対選択することによるものとする。これにより、トリミング加工を行わず、実使用時の電流ノイズの少ない厚膜抵抗体を得ることができる。
【００１７】
図１は、本発明の最も基本となる考え方を説明する厚膜抵抗器の模式図である。絶縁基板（例えばアルミナ等のセラミックス）１０１上に、電極として選択可能な一対の終端導電体２０１と、終端導電体２０１を結ぶ厚膜抵抗体よりなる抵抗線３０１と、電極として選択可能な複数の中間導電体２０２とが配されており、抵抗線３０１の異なる部位が各々の中間導電体２０２と配線３０２を介して接続されている。全ての電極の中から選択する一組の電極の組み合わせを変えることによって、抵抗値Ｒ４０１を変更することができる。
【００１８】
図２は、厚膜抵抗器において、抵抗値Ｒの選択範囲及びその自由度を大きくするための方法について説明する模式図である。図２に示した厚膜抵抗器は、図１の厚膜抵抗器と同様の構成であるが、抵抗線３０１と各々の配線３０２の接続位置は、抵抗線３０１の部分長さが幾何学的に異なる様に設計されている。さらに、各々の配線３０２は、長さ、幅などの幾何学的サイズだけでなく、配線を構成する材質を抵抗線３０１とは異なるものにすることにより、抵抗値Ｒに多くの選択範囲及び自由度を与えることができる。また、配線３０２のうち一部を、幾何学的サイズ又は材質が配線３０２とは異なる別種配線３０３にすることで、抵抗値Ｒ４０１により多くの選択範囲及び自由度を確保することができる。
【００１９】
図３は、厚膜抵抗器において、選択する抵抗値Ｒの精度を高める方法について説明する模式図である。図３に示した厚膜抵抗器は、図２の厚膜抵抗器において、本厚膜抵抗器と外部素子とを接続するためのリード線１０２を接続する電極であるリード線電極２０３を設けたものである。リード線電極２０３は、ワイヤーボンディングなどの手段により、終端導電体２０１や中間導電体２０２と第１ボンディング線３０５にて接続される。この第１ボンディング線３０５による接続のとき、複数の中間導電体２０２を選択することによって並列配線を実現でき（図３上部）、抵抗値Ｒの選択精度を高めることができる。
【００２０】
図４は、厚膜抵抗器において、さらに抵抗値Ｒの選択精度を高める方法を示す模式図である。図４に示した厚膜抵抗器は、図３に示したようなリード線電極２０３を有する厚膜抵抗器において、終端導電体２０１及び中間導電体２０２とリード線電極２０３との間に、中継電極２０４を設けている。本厚膜抵抗器では、終端導電体２０１及び単数又は複数の中間導電体２０２と中継電極２０４とを第１ボンディング線３０５にて接続すると共に、中継電極２０４とリード線電極２０３との間も単数又は複数の第２ボンディング線３０６にて接続する。このとき、第２ボンディング線３０６の幾何学形状や線材の種類によって第２ボンディング線３０６の抵抗値が無視できない場合には、第２ボンディング線３０６の数や配線長さを調整することによって、最終抵抗値Ｒの精度を高めることが可能である。
【００２１】
図５は、厚膜抵抗器において、抵抗線３０１が、線長さを十分に確保するため九十九折（つづらおり）のパターンを形成し、その各々の屈曲部１０５より中間導電体２０２へ配線３０２が接続された例である。また、本図では図示はしないが、配線３０２を、図２や図３に示すような抵抗線３０１と材質や線幅、厚さなどが異なる別種配線３０３に変更することで、一組の電極選択後に得られる電極間の抵抗値Ｒの調整幅を大きくすることが可能である。
【００２２】
図６は、図５に示した厚膜抵抗器において、九十九折を成す抵抗線３０１の屈曲部１０５から次の屈曲部１０５までの長さが、終端導電体２０１側から段階的に変化している場合の例である。屈曲部１０５には、図５と同様に中間導電体２０２が接続されているが、屈曲部１０５間の長さが変わることによって、一組の電極選択後に得られる抵抗値の変化の程度を変更できる。変化の程度も、図６の左右に分けて示したように九十九折の屈曲部１０５をどのように配するかに依存しており、図示の限りではない。また、本図には図示はしないが図５の例と同様に、屈曲部１０５と中間導電体２０２とを接続する配線３０２を、抵抗線３０１と材質や線幅、厚さなどが異なる別種配線３０３に変更することで、一組の電極選択後に得られる電極間の抵抗値Ｒの調整幅をより一層大きくすることが可能である。
【００２３】
以上、図５、図６に示した抵抗値の選択方法と、図３、図４に示した抵抗値の調整方法とを組み合わせることによって、トリミングを行うことなく所定の最終抵抗値Ｒを必要な精度で確保することが可能である。
【実施例１】
【００２４】
図７に、本発明の厚膜抵抗器を実際の抵抗器に実現する場合の基本的な形態を模式的に示す。図７に示した抵抗線（厚膜抵抗体）３０１の左側は、各々の屈曲部１０５から各々の中間導電体２０２へ配線３０２が配された微調整型パターンであり、右側は、１つ置いた屈曲部１０５から中間導電体２０２へ別種配線３０３で配線された粗調整型パターンである。両パターンを１つの抵抗器の左右に設けることによって、最終抵抗値Ｒの調整の幅と精度の両方を同時に高める工夫を成している。また、外部素子と接続するために、選択した一組の電極にはそれぞれリード線１０２を設ける。
【００２５】
屈曲部１０５から各々の中間導電体２０２への接続線（配線３０２、別種配線３０３）に抵抗線を用いるか導電線を用いるかで、調整できる抵抗値の幅と精度が異なる。これについては、微調整型パターンと粗調整型パターンの各々に対して、以下に説明をする。
【００２６】
（１）微調整型パターン
図８は、本厚膜抵抗器の微調整型パターンとその配線の幾何学的サイズを示したものであり、一方の終端導電体２０１及び中間導電体２０２付近を拡大した図である。
【００２７】
抵抗線３０１は、抵抗率がρ、断面積がＳ、抵抗値（本厚膜抵抗器の最大抵抗値、つまり一対の終端導電体２０１間の抵抗値）がＲ０であるとする。抵抗線３０１の屈曲部１０５は、終端導電体２０１から順に数えることとし、終端導電体２０１から最初の屈曲部までの距離をｄ０、最初の屈曲部から２番目の屈曲部までの距離をｌ０、また、抵抗線３０１の九十九折の間隔をｄとする。また、ｎ番目の屈曲部１０５から接続された中間導電体２０２をｎ番目の中間導電体と呼び、図中では○数字で例示する。
【００２８】
まず、配線３０２を、抵抗値が無視できる導体（例えば電極となる導電体と同材料）にした場合について説明する。このとき、一組の電極として、一方を終端導電体２０１にし、もう一方にはｎ番目の中間導電体を選択した場合に得られる抵抗値Ｒｎは、式（１）で与えられる。
【００２９】
【数１】
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【００３０】
次に、配線３０２を、抵抗線３０１と同じ抵抗率ρの抵抗線とした場合について説明する。この場合は、配線３０２の線長（中間導電体２０２までの直線距離）の分だけ抵抗が存在するので、選択する中間導電体２０２を変えたことによる抵抗値の変化は小さくなり、前記抵抗値Ｒｎは式（２）のごとく表される。従って、抵抗値Ｒｎの細かい値での調整が可能となる。
【００３１】
【数２】
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【００３２】
（２）粗微調整型パターン
図９は、本厚膜抵抗器の粗調整型パターンとその配線の幾何学的サイズを示す模式図であり、一方の終端導電体２０１及び中間導電体２０２付近を拡大した図である。幾何学的サイズや抵抗線３０１の物性値などは、上述の微調整型パターンの説明と同様である。図９では、九十九折した各々の屈曲部１０５の一方を、絶縁基板１０１の片側（図９では上側）に集めることによって、中間導電体２０２への別種配線３０３が、屈曲部１０５の１つ置きに（九十九折の１周期ごとに）並列に配されている。
【００３３】
まず、接続配線は導体であり電気抵抗が無視できるほど小さい場合について述べる。このとき、一組の電極として、一方を終端導電体２０１にし、もう一方にはｎ番目の中間導電体を選択した場合に得られる抵抗値Ｒｎは、式（３）で与えられる。
【００３４】
【数３】
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【００３５】
次に、別種配線３０３を抵抗線３０１と同種の抵抗線とした場合には、前記微調整型パターンと同様に、選択する中間導電体２０２を変えたことによる抵抗値の変化は小さくなるので、前記抵抗値Ｒｎは式（４）のごとく表される。
【００３６】
【数４】
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【００３７】
以上より、図７のごとく微調整型パターンと粗微調整型パターンを１つの抵抗器に構成する場合には、配線３０２や別種配線３０３として、粗調整型パターンでは導電線を用いて抵抗値に大きな調整幅を確保し、微調整型パターンでは抵抗線を用いて抵抗値の調整精度を高めることが合理的である。
【００３８】
なお、本厚膜抵抗器は、この形態に限るものではない。必要に応じてどちらか一方の調整型パターンを作製してもよい。また、配線３０２や別種配線３０３として、導電線のみ又は抵抗線のみを用いてもよく、あるいは抵抗線３０１とは抵抗率の異なる別途の抵抗ペースト材を用いることも可能である。
【実施例２】
【００３９】
図１０は、本厚膜抵抗器に、外部素子と接続するためのリード線１０２用のリード線電極２０３を設けた場合の模式図を示すものである。リード線電極２０３は、ワイヤーボンディングなどの手段により、一対の電極として選択された終端導電体２０１や中間導電体２０２と第１ボンディング線３０５にて接続される。図の右側で例示しているが、複数（ここでは、一例として２本であるが、これ以上でもよい）の中間導電体２０２からリード線電極２０３へそれぞれボンディングすることにより、並列配線を形成することが可能となる。この結果、最終抵抗値Ｒの調整精度を向上させることが可能である。
【００４０】
なお、図１０では、右側の粗調整型パターンについてのみ並列配線を示したが、並列配線は、この例に限らず微調整型パターン（図１０左側）においても実施可能である。並列配線の数（選択する終端導電体２０１や中間導電体２０２の数）も２つに限定するものではなく、２つより多数でもよい。
【００４１】
また、図７に示した形態の厚膜抵抗器の場合には、リード線１０２の位置は、選択した中間導電体２０２の位置に応じて、各々の抵抗器ごとに異なる。図１０に示した形態の厚膜抵抗器は、設計上この不統一が問題となる場合にも有効である。すなわち、リード線まで含めた抵抗器全体の形状が統一される。さらに、リード線電極２０３を大きく作っておけば、リード線１０２は希望に応じて抵抗器の任意の位置に接続でき、抵抗器を利用する装置の設計に構造上のゆとりを与えることも可能となる。
【実施例３】
【００４２】
図１１は、図１０に示した厚膜抵抗器において、終端導電体２０１及び中間導電体２０２とリード線電極２０３との間に中継電極２０４を配置した例である。終端導電体２０１や中間導電体２０２と中継電極２０４との間は、第１ボンディング線３０５により接続し、中継電極２０４とリード線電極２０３との間は、第２ボンディング線３０６により接続する。
【００４３】
本厚膜抵抗器は、実施例２の厚膜抵抗器と比較すると、中継電極２０４の存在により、ボンディングによる最終抵抗値Ｒの微調整がより一層可能となっている。すなわち、第２ボンディング線３０６として、有意な抵抗値を持った材料からなる線材を用いる場合、又は有意な抵抗値を得られるほどに細い線材を利用できる場合には、第２ボンディング線３０６の数をコントロールすることによって（図１１左側に例示）、又は第２ボンディング線３０６の長さを変化させることによって（図１１右側に例示）、最終抵抗値Ｒの微調整に供することが可能である。その他、リード線１０２の取り付け位置に関する有効性などは、実施例２と全く同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】複数の電極を備えた厚膜抵抗器の模式図。
【図２】抵抗値Ｒの選択範囲及び自由度を大きくするための配線パターンの模式図。
【図３】選択する抵抗値Ｒの精度を高める方法について説明する模式図。
【図４】中継電極により抵抗値Ｒの選択精度を高める方法を示す模式図。
【図５】抵抗線が九十九折のパターンを成す場合の模式図。
【図６】抵抗線の屈曲部間の長さが段階的に変化している場合の模式図。
【図７】本発明の厚膜抵抗器を実際の抵抗器に実現する場合の基本的な形態の模式図。
【図８】微調整型パターンとその配線の幾何学的サイズを示す模式図。
【図９】粗調整型パターンとその配線の幾何学的サイズを示す模式図。
【図１０】リード線電極を設けた場合の実施例を示す模式図。
【図１１】リード線電極と中継電極を設けた場合の実施例を示す模式図。
【符号の説明】
【００４５】
１０１…絶縁基板、１０２…リード線、１０５…屈曲部、２０１…終端導電体、２０２…中間導電体、２０３…リード線電極、２０４…中継電極、３０１…抵抗線、３０２…配線、３０３…別種配線、３０５…第１ボンディング線、３０６…第２ボンディング線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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