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技術 チップ抵抗器の製造方法とその構造体

出願人 パナソニック株式会社
発明者 箱谷靖彦別所芳宏祐伯聖小林英雄
出願日 1993年12月21日 (27年0ヶ月経過) 出願番号 1993-322363
公開日 1995年7月14日 (25年5ヶ月経過) 公開番号 1995-176411
状態 未査定
技術分野 抵抗器細部 抵抗器の製造装置と方法 固定抵抗器
主要キーワード 熱伝導膜 分割用スリット 表面酸化処理後 回転加工 加工刃 焼結済み 先端角度 粉体重量
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年7月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

目的

密度実装技術を要求される電子機器に用いるチップ抵抗器を寸法精度よく製造し、かつその性能の信頼性の高いチップ抵抗器を得る。

構成

絶縁基板ガラスセラミックを用いるチップ抵抗器の構造体において、高熱伝導性を有する絶縁基板2と、該絶縁基板2の上面に電極3と抵抗体4および保護膜5と、その両側面に端面電極6を備える。チップ抵抗器の絶縁基板にガラス・セラミックを用いて製造するために、抵抗体4や保護膜5を形成した後に所望のサイズに分割溝を形成して分割することが可能となり、チップ抵抗器の製造管理コストの低減とともにその寸法精度の向上が可能となる。さらに、熱伝導性の高いガラス・セラミック基板に抵抗体4を形成する構造体であるために、高電力でチップ抵抗器を用いる場合においても絶縁基板2の上面の抵抗体4で発生する熱の放熱性が良好となり、性能の信頼性の高いチップ抵抗器が実現できる。

概要

背景

従来、チップ抵抗器絶縁基板として分割用スリットの入った焼結済み96重量%アルミナ基板を用い、この絶縁基板上に電極抵抗体および保護膜を形成した後、分割して両側面部に端面電極を形成する製造方法が採られていた。

上記の製造方法により得られる従来のチップ抵抗器の構造体においては、チップ抵抗器の抵抗体で発生する熱は両側面部の端面電極から回路基板への熱伝達によって放熱する形態となっているので、高電力でチップ抵抗器を用いることには限界があり、これに対処するためにはチップ抵抗器のサイズを大きくせざるを得ないといった問題があった。

上記の従来の問題点を解決する方法として、チップ抵抗器の絶縁基板の下面の中央部に良熱伝導膜を形成したチップ抵抗器の構造体が提案されている(実開昭64−6006号公報)。

以下、図面を参照しながら上述した従来の放熱対策が施されたチップ抵抗器の構造体の一例について説明する。

図3は従来の放熱対策が施されたチップ抵抗器の構造体の要部断面図である。

図3において、7は絶縁基板、8は抵抗体、9は端面電極、10は保護膜、11は良熱伝導膜である。

以上のように構成された従来の放熱対策が施されたチップ抵抗器の製造方法とその構造体について、以下その概略を説明する。

チップ抵抗器の絶縁基板7には、あらかじめ分割用スリットの入った焼結済み96重量%アルミナ基板を用いる。この絶縁基板7上に複数個のチップ抵抗器に相当する電極,抵抗体8および保護膜10を各々形成する。さらに、抵抗体8を形成した絶縁基板7の裏面に良熱伝導膜11を形成する。その後、個別のチップ抵抗器に分割して両側面部に端面電極9を形成して、図3に示すように、絶縁基板7の上面には抵抗体8と保護膜10、両側面には端面電極9、下面には良熱伝導膜11が形成されたチップ抵抗器の構造体を得るものである。

また一方、セラミック絶縁基板自体の熱伝導性を向上させる取り組みもなされている。例えば、ガラスセラミック多層基板について硼珪酸ガラスアルミナ熱伝導が高いベリリア炭化珪素ダイヤモンドなどの混合物焼成体からなる基板材料(特開昭60−245154号公報)や、窒化アルミニウム粉末ガラス粉末を加え焼成する方法(特開平2−212363号公報)などが開示されている。

概要

密度実装技術を要求される電子機器に用いるチップ抵抗器を寸法精度よく製造し、かつその性能の信頼性の高いチップ抵抗器を得る。

絶縁基板にガラス・セラミックを用いるチップ抵抗器の構造体において、高熱伝導性を有する絶縁基板2と、該絶縁基板2の上面に電極3と抵抗体4および保護膜5と、その両側面に端面電極6を備える。チップ抵抗器の絶縁基板にガラス・セラミックを用いて製造するために、抵抗体4や保護膜5を形成した後に所望のサイズに分割溝を形成して分割することが可能となり、チップ抵抗器の製造管理コストの低減とともにその寸法精度の向上が可能となる。さらに、熱伝導性の高いガラス・セラミック基板に抵抗体4を形成する構造体であるために、高電力でチップ抵抗器を用いる場合においても絶縁基板2の上面の抵抗体4で発生する熱の放熱性が良好となり、性能の信頼性の高いチップ抵抗器が実現できる。

目的

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、チップ抵抗器を寸法精度よく製造し、かつその性能の信頼性の高いチップ抵抗器を得ることのできるチップ抵抗器の製造方法とその構造体を提供することにある。

効果

実績

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請求項1

絶縁基板ガラスセラミックを用いるチップ抵抗器の製造方法において、窒化アルミニウムまたは炭化珪素粉末の表面を酸化させる工程と、前記表面酸化処理後セラミック粉末を含むガラス・セラミックのグリーンシートを作製する工程と、前記グリーンシートを焼結して絶縁基板を得る工程と、前記絶縁基板の上面に電極抵抗体および保護膜を形成する工程と、前記絶縁基板に所望のサイズに分割溝を形成して分割する工程とを含むことを特徴とするチップ抵抗器の製造方法。

請求項2

前記窒化アルミニウムまたは炭化珪素の粉末の粒径は3〜20μmで、表面の酸化層の厚みは1〜2μmであることを特徴とする請求項1記載のチップ抵抗器の製造方法。

請求項3

前記絶縁基板より硬度が高く、かつ鋭利な角度形状を有する加工刃により分割溝を形成することを特徴とする請求項1記載のチップ抵抗器の製造方法。

請求項4

絶縁基板にガラス・セラミックを用いるチップ抵抗器の構造体において、表面を酸化処理した窒化アルミニウムまたは炭化珪素の粉末を有する絶縁基板と、該絶縁基板の上面に電極と抵抗体および保護膜と、その両側面に端面電極を備えたことを特徴とするチップ抵抗器の構造体。

技術分野

0001

本発明は、主として高密度実装技術を要求される電子機器に用いるチップ抵抗器の製造方法とその構造体に関するものである。

背景技術

0002

従来、チップ抵抗器の絶縁基板として分割用スリットの入った焼結済み96重量%アルミナ基板を用い、この絶縁基板上に電極抵抗体および保護膜を形成した後、分割して両側面部に端面電極を形成する製造方法が採られていた。

0003

上記の製造方法により得られる従来のチップ抵抗器の構造体においては、チップ抵抗器の抵抗体で発生する熱は両側面部の端面電極から回路基板への熱伝達によって放熱する形態となっているので、高電力でチップ抵抗器を用いることには限界があり、これに対処するためにはチップ抵抗器のサイズを大きくせざるを得ないといった問題があった。

0004

上記の従来の問題点を解決する方法として、チップ抵抗器の絶縁基板の下面の中央部に良熱伝導膜を形成したチップ抵抗器の構造体が提案されている(実開昭64−6006号公報)。

0005

以下、図面を参照しながら上述した従来の放熱対策が施されたチップ抵抗器の構造体の一例について説明する。

0006

図3は従来の放熱対策が施されたチップ抵抗器の構造体の要部断面図である。

0007

図3において、7は絶縁基板、8は抵抗体、9は端面電極、10は保護膜、11は良熱伝導膜である。

0008

以上のように構成された従来の放熱対策が施されたチップ抵抗器の製造方法とその構造体について、以下その概略を説明する。

0009

チップ抵抗器の絶縁基板7には、あらかじめ分割用スリットの入った焼結済み96重量%アルミナ基板を用いる。この絶縁基板7上に複数個のチップ抵抗器に相当する電極,抵抗体8および保護膜10を各々形成する。さらに、抵抗体8を形成した絶縁基板7の裏面に良熱伝導膜11を形成する。その後、個別のチップ抵抗器に分割して両側面部に端面電極9を形成して、図3に示すように、絶縁基板7の上面には抵抗体8と保護膜10、両側面には端面電極9、下面には良熱伝導膜11が形成されたチップ抵抗器の構造体を得るものである。

0010

また一方、セラミック絶縁基板自体の熱伝導性を向上させる取り組みもなされている。例えば、ガラスセラミック多層基板について硼珪酸ガラスアルミナ熱伝導が高いベリリア炭化珪素ダイヤモンドなどの混合物焼成体からなる基板材料(特開昭60−245154号公報)や、窒化アルミニウム粉末ガラス粉末を加え焼成する方法(特開平2−212363号公報)などが開示されている。

発明が解決しようとする課題

0011

しかしながら、上記のようなチップ抵抗器の構造体では、次のような問題がある。

0012

1.分割用スリットの入った焼結済み96重量%アルミナ基板を絶縁基材として用いるため、絶縁基板の寸法バラツキが大きく、チップ抵抗器を製造するために、その寸法バラツキを考慮した電極や抵抗体および保護膜用の印刷マスクを多数用意しなければならない。

0013

2.チップ抵抗器の放熱性を向上させるために絶縁基板の下面の中央部に良熱伝導膜を形成した構造では、チップ抵抗器を回路基板に実装する際に良熱伝導膜に半田が接触して所望の抵抗値を得ることができないおそれがある。

0014

3.絶縁基板の下面の中央部に良熱伝導膜を形成した構造では、高電力でチップ抵抗器を用いる場合には絶縁基板の上面の抵抗体で発生する熱の放熱性が不十分である。

0015

その結果、チップ抵抗器の製造方法において絶縁基板の寸法バラツキに起因してその製造管理コストが増大すると同時に、チップ抵抗器の構造体においてその抵抗体の熱に起因してチップ抵抗器の性能が劣化するなどの課題を有していた。また、これまでに提案された高熱伝導ガラス・セラミックは、炭化珪素,窒化アルミニウムなどの高熱伝導性セラミック粉末ガラス粉と混合,焼成するものであるが、これらの高熱伝導セラミック粉溶融ガラスとの濡れ性が悪いため、焼成により緻密な焼結体を得ることが難しい。また、焼結体はポーラスであるため熱伝導性も期待するほど大きくならない。

0016

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、チップ抵抗器を寸法精度よく製造し、かつその性能の信頼性の高いチップ抵抗器を得ることのできるチップ抵抗器の製造方法とその構造体を提供することにある。

課題を解決するための手段

0017

本発明のチップ抵抗器の製造方法は、絶縁基板にガラス・セラミックを用いるチップ抵抗器の製造方法において、窒化アルミニウムまたは炭化珪素の粉末の表面を酸化させる工程と、前記表面酸化処理後のセラミック粉末を含むガラス・セラミックのグリーンシートを作製する工程と、前記グリーンシートを焼結して絶縁基板を得る工程と、前記絶縁基板の上面に電極と抵抗体および保護膜を形成する工程と、前記絶縁基板に所望のサイズに分割溝を形成して分割する工程とを含むことを特徴とする。

0018

また、本発明のチップ抵抗器の構造体は、絶縁基板にガラス・セラミックを用いるチップ抵抗器の構造体において、表面を酸化処理した窒化アルミニウムまたは炭化珪素の粉末を有する絶縁基板と、該絶縁基板の上面に電極と抵抗体および保護膜と、その両側面に端面電極を備えたことを特徴とする。

0019

本発明によれば、チップ抵抗器の絶縁基板にガラス・セラミックを用いて製造するために、絶縁基板の上面に抵抗体や保護膜を形成した後に所望のサイズに分割溝を形成して分割することが可能となり、チップ抵抗器の製造管理コストの低減とともにその寸法精度の向上が可能となる。

0020

また、チップ抵抗器の絶縁基板に緻密で高熱伝導性の絶縁基板を用いた構造体であるために、高電力でチップ抵抗器を用いる場合においても熱伝導異方性の絶縁基板の上面の抵抗体で発生する熱の放熱性が良好となり、性能の信頼性の高いチップ抵抗器が実現できる。

0021

以下、本発明の一実施例のチップ抵抗器の製造方法について、図面を参照しながら説明する。

0022

図1は本発明の一実施例におけるチップ抵抗器の製造方法を説明する工程図、図2図1により製造されたチップ抵抗器の構造体の要部断面図である。

0023

図1図2において、1は表面酸化処理を施した炭化珪素を含むガラス・セラミックのグリーンシート、2は絶縁基板、3は電極、4は抵抗体、5は保護膜、6は端面電極である。

0024

以上のように構成されたチップ抵抗器の製造方法について、以下、図面を用いて説明する。

0025

まず、図1(a)に示すように、粉体表面の酸化処理を施した炭化珪素を含むガラス・セラミックのグリーンシート1をあらかじめ準備する。

0026

炭化珪素は平均粒径10μmの粉体(昭和電工製)を用い、これを大気中で加熱処理し、粉体の表面を酸化処理した。加熱処理は、粉体を撹拌させながら1200℃の温度で5時間行った。粉体の酸化量を、熱処理前後の粉体重量より算出した結果、粉体は約25体積%酸化されていた。熱処理後の粉体は分析の結果、粒径の約10%の厚みで表面に酸化層(二酸化珪素)が形成されていた。

0027

表面酸化処理済み炭化珪素粉末アルミナ粉末,硼珪酸鉛ガラス粉末を重量比で40対10対50とした無機成分と、有機バインダとしてポリビニルブチラール可塑剤としてジ−n−ブチルフタレート溶剤としてトルエンイソプロピルアルコール混合液(重量比30対70)とを混合してスラリーとして、このスラリーをドクターブレード法有機フィルム上にシート成形して乾燥したものを、ガラス・セラミックのグリーンシート1として用いた。

0028

その後、ガラス・セラミックのグリーンシート1をベルト炉によって焼結して、図1(b)に示す熱伝導異方性の絶縁基板2を得た。焼結条件は大気中950℃で1時間であった(950℃の保持時間は約10分である)。

0029

こうして得られた絶縁基板2は、緻密な焼結体であり、熱伝導性の高い炭化珪素を含むため熱伝導率は0.02cal/cm・sec・℃であった(同一のアルミナ粉末と硼珪酸鉛ガラスを50対50含む場合のガラスセラミックの熱伝導率は0.007cal/cm・sec・℃)。絶縁基板2はガラスを多く含むために硬度が低く、その硬度よりも硬度が高く、かつ鋭利な角度形状を有する加工刃により容易に研削が可能である。

0030

そして、この絶縁基板2に銀−パラジウムを主成分とする導体ペーストを用いて所定の電極パターン印刷した後、850℃の焼成温度にて焼成して電極3を形成する。さらに、酸化ルテニウムを主成分とする抵抗ペーストを用いて前記電極3に対応した抵抗体パターンを印刷した後、850℃の焼成温度にて焼成して抵抗体4を形成する。また、ガラスを主成分とするガラスペーストを用いて前記抵抗体4に対応した保護膜パターンを印刷した後、650℃の焼成温度にて焼成して保護膜5を形成して、図1(c)に示す複数個のチップ抵抗器に相当する電極3,抵抗体4および保護膜5を形成した絶縁基板2を得る。

0031

次いで、個別のチップ抵抗器に分割するための分割溝を絶縁基板2に、その硬度よりも硬度が高く、かつ鋭利な角度形状を有する加工刃により形成した後、弾性を有するゴム板などの上にて均等に機械的応力を加えて分割する。これにより、図1(d)に示す所望の寸法の個別のチップ抵抗器が寸法精度よく得られる。

0032

この分割溝を形成する際に、算盤玉の形状を有するダイアモンド製の回転加工刃を用いて0.5〜1.0kg/cm2の圧力を加えながら絶縁基板2の表面を回転させながら研削加工した。このとき、絶縁基板2の表面には数ミクロンの深さに回転加工刃による分割溝が形成できた。回転加工刃の先端角度は130度に加工したものを用いた。

0033

最後に、図1(e)に示すように、個別に分割したチップ抵抗器の両側面に端面電極6を形成することにより、図2に示す絶縁基板2と、その上面に抵抗体4と保護膜5,両側面に端面電極6が形成されたチップ抵抗器の構造体を得る。

0034

このとき得たチップ抵抗器の構造体においては、抵抗体4が形成された絶縁基板2は通常のガラス・セラミック基板に比べ熱伝導性が高く、高電力でチップ抵抗器を用いた場合においても抵抗体で発生する熱の放熱性が良好となり、性能の信頼性の高いチップ抵抗器が実現できる。

0035

なお、本実施例ではガラス・セラミックのセラミック粉末に表面酸化処理を施した炭化珪素とアルミナとを用いるとしたが、アルミナを含まなくても緻密な焼結体が得られるガラスを選べばアルミナは加えなくてもよい。炭化珪素の代わりに窒化アルミニウムを用いてもよい。

発明の効果

0036

以上説明したように、本発明のチップ抵抗器の製造方法によれば、チップ抵抗器の絶縁基板にガラス・セラミックを用いて製造するために、絶縁基板の上面に抵抗体や保護膜を形成した後に所望のサイズに分割溝を形成して分割することが可能となり、チップ抵抗器の製造管理コストの低減とともにその寸法精度の向上が可能となる。

0037

さらに、本発明のチップ抵抗器の構造体は、チップ抵抗器の絶縁基板に緻密で高熱伝導性を有する絶縁基板を用いたもので、高電力でチップ抵抗器を用いる場合においても熱伝導異方性の絶縁基板の上面の抵抗体で発生する熱の放熱性が良好となり、性能の信頼性の高いチップ抵抗器が実現できる。

図面の簡単な説明

0038

図1本発明の一実施例におけるチップ抵抗器の製造方法を説明する工程図である。
図2図1により製造されたチップ抵抗器の構造体の要部断面図である。
図3従来の放熱対策が施されたチップ抵抗器の構造体の要部断面図である。

--

0039

1…ガラス・セラミックのグリーンシート、 2…絶縁基板、 3…電極、 4…抵抗体、 5…保護膜、 6…端面電極。

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