(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板、グレーズ層、ヒューズ抵抗膜、一対の表電極、一対の裏電極、端面電極、ガラス保護コート及びメッキ層を備えるチップ型ヒューズ抵抗器の製造方法であって、
ヒューズ抵抗膜を、Ａｕ７７〜８７質量％、Ｒｕ９〜１６質量％及びＲｈ４〜７質量％からなる貴金属組成の金属有機物ペーストを用いてグレーズ層上に薄膜として印刷形成し、該薄膜の少なくとも一部にヒューズ機能を付与する狭小部を設けることを特徴とするチップ型ヒューズ抵抗器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器回路の正常時には一般の抵抗器としての特性を有し、過負荷異常時には回路を遮断するヒューズ機能を備えたチップ型ヒューズ抵抗器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の軽薄短小化に呼応して、電子回路の過負荷異常に対する安全性確保のための電子部品も小型で面実装可能なものが要求され、開発されている。この中で、電子機器回路の正常時には一般の抵抗器としての特性を有し、過負荷異常時には回路を遮断するヒューズ機能を備えたチップ型ヒューズ抵抗器が知られている。
従来のチップ型ヒューズ抵抗器に使用されるヒューズ抵抗膜の材料としては、貴金属を含む金属有機物ペーストが知られている。この金属有機物ペーストは、印刷、乾燥及び焼成により形成され、通常、ヒューズ機能を付与するために、トリミングによる狭小部が設けられている。
ヒューズ抵抗膜を形成するための金属有機物ペーストの代表的なものとしては、貴金属としてＡｕ単独を含む金属有機物ペーストが知られている。また、ヒューズ抵抗膜材料として、Ｒｕ2Ｏ系の厚膜グレーズペーストも知られている。
前記Ａｕ貴金属単独の金属有機物ペーストにより形成されたヒューズ抵抗膜を有するチップ型ヒューズ抵抗器においては、ヒューズ抵抗膜の抵抗温度係数が、Ａｕ貴金属材料の持つ大きな値の正特性の抵抗温度係数に支配されるために、溶断特性において長い溶断時間を要したり、またその用途がパワーの大きな定電圧源の電子回路に限定される。更に、このようなヒューズ抵抗膜の抵抗値も、Ａｕ貴金属単独において出現する固有抵抗値に制約されるために、広い抵抗値範囲内で抵抗値定数の選択自由度を大きくしようとすれば、金属有機物ペースト中におけるＡｕ貴金属の含有量を低く調整したり、またヒューズ抵抗膜のトリミング溝形成において、高倍率のトリミングによる抵抗値調整が必要である。
しかし、前者の金属有機物ペースト中におけるＡｕ貴金属の含有量を低く調整する場合、ヒューズ抵抗膜の膜厚が薄くなり製造過程での抵抗値分布のバラツキが増大する。他方、後者における高倍率のトリミングによるトリミング溝の形成は、溶断特性のバラツキの増大や長期的な電気的信頼性に悪影響を及ぼす要因となる。
一方、ＲｕＯ２の厚膜グレーズペーストにより形成されたヒューズ抵抗膜は、抵抗温度係数値として一般の抵抗器並の値と、前記Ａｕの金属有機物ペーストにより形成されたものよりも広い抵抗値範囲が得られる。
しかし、ＲｕＯ２の厚膜グレーズペーストにより形成されたヒューズ抵抗膜は、膜厚が厚く、膜厚にバラツキが生じる。また、このヒューズ抵抗膜は、ガラスと主にＲｕＯ２の混合焼結構造で形成されているために、過負荷異常時には高倍率の溶断負荷を必要とし、溶断時間のバラツキ及び溶断後の残留抵抗値[溶断試験において、規定倍率の溶断負荷を接続して溶断したことを確認(時間を測定)した後も、その溶断負荷状態を規定の時間維持した後に負荷を取り除いて抵抗値を測定したときの値]に安定した値が得られず、バラツキが生じるという問題が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記Ａｕ単独を含む金属有機物ペーストにより形成されたヒューズ抵抗膜の利点と、ＲｕＯ２の厚膜グレーズペーストにより形成されたヒューズ抵抗膜の利点とを有し、それぞれの問題点を抑制したヒューズ抵抗膜を備えるチップ型ヒューズ抵抗器が望まれている。
しかし、このような、ガラスを含まない金属有機物ペーストとガラスを含む厚膜グレーズペーストとを、混合し得たとしても、ガラス分の存在とガラス分の存在による膜厚に因って前記残留抵抗値の安定性が得られない。従って、Ａｕ及びＲｕの貴金属の特性をバランス良く有するヒューズ抵抗膜を備えるチップ型ヒューズ抵抗器については知られていない。
【０００４】
本発明の目的は、定電圧源形及び定電流源形のいずれの電子回路においても、過負荷異常時には、安定したヒューズ機能を有するヒューズ抵抗膜を備え、長期的な電気的信頼性の確保が期待できると共に、高密度実装に適合するチップ型ヒューズ抵抗器を、抵抗値定数の広い選択自由度と、広い抵抗値範囲において得ることができる製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。まず、Ａｕ単独を含む金属有機物ペーストによる利点と、ＲｕＯ２の厚膜グレーズペーストによる利点とを有し、それぞれの問題点を抑制するために、貴金属としてＡｕ及びＲｕを必須に含む金属有機物ペーストにより形成されたヒューズ抵抗膜の特性を検討した。しかし、これらの利点を確保しつつ逆にそれぞれの欠点を抑制することは困難であったため、第３の貴金属の導入を試み研究を重ねた。その結果、驚くべきことに、Ａｕ及びＲｕに加えて、Ｒｈを導入することにより、上記それぞれの利点がバランス良く得られること、更には、これらの利点を十分引出すために、ヒューズ抵抗膜をトリミングすることにより、広い抵抗値範囲から所望の抵抗値定数を得ることができることを見出し本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明によれば、絶縁基板、グレーズ層、ヒューズ抵抗膜、一対の表電極、一対の裏電極、端面電極、ガラス保護コート及びメッキ層を備えるチップ型ヒューズ抵抗器の製造方法であって、ヒューズ抵抗膜を、Ａｕ７７〜８７質量％、Ｒｕ９〜１６質量％及びＲｈ４〜７質量％からなる貴金属組成の金属有機物ペーストを用いてグレーズ層上に薄膜として印刷形成し、該薄膜の少なくとも一部にヒューズ機能を付与する狭小部を設けることを特徴とするチップ型ヒューズ抵抗器の製造方法が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明により得られるチップ型ヒューズ抵抗器を、図１を参照して説明するが本発明はこれに限定されない。
図１は、本発明に係る一態様を示すチップ型ヒューズ抵抗器の断面図である。図１のチップ型ヒューズ抵抗器は、絶縁基板１と、絶縁基板１上に形成されたグレーズ層２と、グレーズ層２上に形成されたヒューズ抵抗膜３と、ヒューズ抵抗膜３に通電するための一対の表電極(４ａ，４ｂ)、一対の裏電極５及び端面電極６と、ヒューズ抵抗膜３を保護するガラス保護コート７と、メッキ層８とから主に構成される。
【０００８】
絶縁基板１を構成する材料としては、例えば、純度約９６％等のアルミナセラミック基板、ＭｇＯ・ＳｉＯ2を主成分とするステアタイトセラミック基板、２ＭｇＯ・ＳｉＯ2を主成分とするフォルステライトセラミック基板、ＢｅＯを主成分とするベリリアセラミック基板等を用いることができる。
グレーズ層２は、通常のヒューズ抵抗器に使用されるガラスを主成分とする層であれば特に限定されず、例えば、平滑性、平坦性及び過負荷異常時におけるヒューズ抵抗膜３の溶断が円滑に進行するように蓄熱作用を有するように適宜材料、膜厚等を選択することができる。更には、基板製造時に設ける分割溝を形成されるために、レーザー光照射適性を有する黒色無機顔料等を含んでいても良い。
【０００９】
ヒューズ抵抗膜３は、貴金属としてＡｕ、Ｒｕ及びＲｈを含む金属有機物ペーストを用いて形成した薄膜であり、かつ、一部にヒューズ機能を付与する狭小部３ａが設けられている。この狭小部３ａは、トリミング等により形成することができる。トリミング形状は特に限定されず、ダブル型、サーペンタイン型、Ｌ字型等が挙げられる。
Ａｕ、Ｒｕ及びＲｈを含む金属有機物ペーストを用いて形成したヒューズ抵抗膜がＲｈを含まない場合は、グレーズ層との密着力が低下し、且つＲｕを含まないＡｕ及びＲｈの２元合金のヒューズ抵抗膜では緻密な膜が得られないので、抵抗値が高くなり、更には、抵抗値のバラツキも大きくなる。
本発明においては、貴金属としてＡｕ、Ｒｕ及びＲｈを含む金属有機物ペーストを用いてヒューズ抵抗膜を形成する場合にＡｕとＲｕの貴金属の割合を適宜選択して調整することにより、複数のシート抵抗が得られ、抵抗値定数の選択の自由度が大きく、広い抵抗値範囲が得られると共に、汎用抵抗器並みの抵抗温度係数が実現する。従って、定電圧源形のみならず定電流源形の電子回路での使用も可能となり、ヒューズ抵抗膜が薄膜であってもヒューズ機能が安定し、しかも長期的な電気的信頼性も確保できる。
上記所望の作用効果を得るためのＡｕ、Ｒｕ及びＲｈの配合割合は、Ａｕ７７〜８７質量％、Ｒｕ９〜１６質量％及びＲｈ４〜７質量％(合計１００質量％)である。ヒューズ抵抗膜３の膜厚は、目的とする抵抗値やヒューズ機能等に応じて適宜選択できるが、平均膜厚で通常、０．１〜０．８μｍ程度である。このような膜厚は、得られたヒューズ膜の断面を走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)等により測定することができる。ヒューズ抵抗膜３は、上述のとおり、抵抗値定数の広い選択自由度と、広い抵抗値範囲が得られるので、前記ヒューズ機能を付与する狭小部３ａの他に、所望の抵抗値調整のためのトリミング溝を適宜設けることができる。
【００１０】
ヒューズ抵抗膜３を形成するための金属有機物ペーストは、必須の貴金属Ａｕ、Ｒｕ及びＲｈを含む金属有機物、それぞれの貴金属を含む金属有機物の混合物と、有機バインダーとしてのビヒクル、溶剤としてのターピオネール等を含み、厚膜グレーズペーストのようなガラスは含まない。
【００１１】
ヒューズ抵抗膜３を形成するには、通常のＡｕ金属有機物ペーストを用いる際の方法と同様に、印刷、乾燥及び焼成等により行なうことができる。各製造条件は、所望の抵抗値等や材料の配合割合等に応じて適宜選択し決定することができる。形成されるヒューズ抵抗膜の膜厚は、上述の範囲等から適宜選択でき、単層であっても複層であっても良い。通常、単層で形成されるヒューズ抵抗膜に平均膜厚は０．１〜０．３μｍ程度である。
【００１２】
図１における一対の表電極は、上層の表電極４ａ及び下層の表電極４ｂにより構成されるがこれに限定されるものではなく、表電極は１層であっても良い。この表電極は、ヒューズ抵抗膜３と一部が重なるので、実用上に耐え得る程度の拡散を抑制する構成により形成されることが好ましい。このような構成とするための方法としては、例えば、下層の表電極４ｂを、ヒューズ抵抗膜３に含まれる貴金属の１種を共通化させるために、Ａｕを含む金属有機物ペーストを用いて印刷し、次いで、表電極の低抵抗化と、製造過程における抵抗値測定時におけるプローブ接触の安定性を考慮して、上層の表電極４ｂを形成するために、Ａｇ系厚膜グレーズペースト等を重ねて印刷し、乾燥、焼成(約６００℃)する方法等が挙げられる。また、１層で表電極を得る場合には、材料として使用する厚膜グレーズペースト等に含まれる貴金属を、ヒューズ抵抗膜３に含まれる貴金属の１種と共通させるか、若しくは、表電極及びヒューズ抵抗膜の焼成温度等を適宜選択して決定すれば良い。
【００１３】
一対の裏電極５、端面電極６、ガラス保護コート７及びメッキ層８は、何れも公知の方法等に準じて適宜材料及び形成方法を選択して設けることができる。
本発明のチップ型ヒューズ抵抗器は、上記構成を備えておれば良く、本発明の所望の効果を更に向上されるためや他の目的のためにその他の構成を追加することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１〜３
上述した図１に示すチップ型ヒューズ抵抗器において、表電極(４ａ、４ｂ)において下層の表電極４ａをＡｕを含む金属有機物ペーストで形成し、上層の表電極４ｂを、Ａｇ系厚膜グレーズで形成し、かつ、ヒューズ抵抗膜中の貴金属の組成を表１に示すものとし、図１と同様な構成の１層のヒューズ抵抗膜を備える、チップ型ヒューズ抵抗器を各々１０個作製した。また、作製したチップ型ヒューズ抵抗器の公称外形寸法は、長さ２．０ｍｍ、幅１．２５ｍｍ、厚さ０．５５ｍｍとし、また抵抗器における定格電力は０．１Ｗとした。
【００１５】
得られた各チップ型ヒューズ抵抗器について、シート抵抗値、完成抵抗値、ＴＣＲ、７０℃での耐久性及び残留抵抗値を測定した。それぞれの結果を表１に示す。なお、ＴＣＲ、７０℃での耐久性は、各１０個のチップ型ヒューズ抵抗器の平均値で、残留抵抗値は１０個の最小値でそれぞれ表１に示す。ＴＣＲは室温とこれより１００℃高い温度での試験結果である。７０℃での耐久性はJIS C 5201−1の4.25.1に基づいて１０００時間試験し、初期抵抗値に対する抵抗値変化率を算出した値である。
【００１６】
【表１】
0003777284.tif 000002
【００１７】
【発明の効果】
本発明においては、絶縁基板、グレーズ層、ヒューズ抵抗膜、一対の表電極、一対の裏電極、端面電極、ガラス保護コート及びメッキ層を備え、ヒューズ抵抗膜が、貴金属としてＡｕ、Ｒｕ及びＲｈを含む金属有機物ペーストを用いて形成され、かつ、少なくとも一部にヒューズ機能を付与する狭小部が設けられるので、定電圧源形及び定電流源形のいずれの電子回路においても、過負荷異常時には、安定したヒューズ機能を有するチップ型ヒューズ抵抗器を、抵抗値定数の広い選択自由度と、広い抵抗値範囲において容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチップ型ヒューズ抵抗器の一形態の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  絶縁基板
２  グレーズ層
３  ヒューズ抵抗膜
３ａ  狭小部(トリミング溝)
４ａ，４ｂ  表電極
５  裏電極
６  端面電極
７  保護ガラスコート
８  メッキ膜
【図１】
0003777284.tif 000003