專利名稱：芯片電阻器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及芯片電阻器及其制造方法。
背景技術：
本發(fā)明的圖11是表示日本專利申請公開第2002-57009號公報所揭示的現(xiàn)有技術的芯片電阻器。該芯片電阻器包括金屬制的電阻90和安裝在該電阻下面的一對電極91。這些電極91相互隔開規(guī)定的距離S6。在各電極91的下面形成有焊料層92。
上述現(xiàn)有技術的芯片電阻器通過圖12所示的方法來制造。首先，準備兩塊金屬板90′、91′(ST1)，將金屬板90′接合在金屬板91′的上面(ST2)。接下來，通過機械加工來切削金屬板91′的一部分而形成空隙部93(ST3)。接下來，在金屬板91′的下面形成焊料層92′(ST4)。由此，得到由金屬板90′、91′及焊料層92′構成的成套設備(assembly)。最后，通過切斷該中間集合而能夠得到期望的芯片電阻器(ST5)。
在上述芯片電阻器中，有如下的問題。如圖11所示，上述芯片電阻器的電阻90通過相互間隔的電極91而支撐。由于這樣的結構，在其中央部施加沖擊力后，電阻90撓曲而有可能破裂。這樣的沖擊力，例如在使用夾頭(collet)將上述芯片電阻器自動安裝在電路基板上的情況下有可能發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于上述問題而做成的。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種即使對電阻施加上述沖擊力也不會破損的芯片電阻器。此外，本發(fā)明另一目的在于提供這種電阻器的制造方法。
本發(fā)明第一方面提供的芯片電阻器包括含有電極形成面的電阻；設置在上述電極形成面上的至少兩個電極，和設置在上述電極形成面上的絕緣層。上述電極形成面含有位于上述兩個電極之間并且通過上述絕緣層覆蓋的電極間區(qū)域。上述絕緣層具有與上述電極的厚度相同或者大致相同的厚度。
優(yōu)選上述絕緣層的厚度比上述電極的厚度小。設定上述絕緣層的厚度與上述電極的厚度之差，使得在上述電阻承受負重撓曲的情況下，在上述電阻破損之前，上述絕緣層與平坦的安裝面接觸。
優(yōu)選上述絕緣層的厚度比上述電極的厚度小。設定上述絕緣層的厚度與上述電極的厚度之差，使得其比上述電阻上產(chǎn)生的最大彎曲應力σmax達到上述電阻彈性限度σy時的上述電阻的最大撓曲δmax小。
優(yōu)選通過厚膜印刷形成上述絕緣層。
本發(fā)明的第二方面提供的芯片電阻器的制造方法包括在電阻材料部件的電極形成面上圖案形成絕緣層的工序；在上述電極形成面中的沒有形成上述絕緣層的區(qū)域上，形成具有與上述絕緣層的厚度相同或者大致相同的厚度的導電層的工序，和分割上述電阻材料部件成為多個芯片狀電阻的工序。對上述電阻材料進行分割，使上述多個芯片狀電阻的每一個含有上述絕緣層的一部分，和通過該絕緣層的一部分分隔的電極部。
優(yōu)選通過厚膜印刷進行上述絕緣層的焊料的圖案形成。
優(yōu)選通過電鍍處理進行上述導電層的形成。
優(yōu)選通過沖壓或者切斷進行上述阻抗材料部件的分割。


圖1是表示基于本發(fā)明的第一實施例的芯片電阻器的立體圖。
圖2是表示沿著圖1的II-II線的截面圖。
圖3A～3C是表示上述芯片電阻器的制造方法的工序的一部分的立體圖。
圖4A～4B是表示圖3C的工序的后續(xù)進行的工序的立體圖。
圖5是表示上述芯片電阻器的其他制造方法的工序的一部分的立體圖。
圖6A～6B是表示圖5的工序的后續(xù)進行的工序的立體圖。
圖7是表示基于本發(fā)明的第二實施例的芯片電阻器的截面圖。
圖8A是表示基于本發(fā)明的第三實施例的芯片電阻器的截面圖。
圖8B是表示第三實施例的芯片電阻器的底面圖。
圖9A是表示基于本發(fā)明的第四實施例的芯片電阻器的截面圖。
圖9B是表示第四實施例的芯片電阻器的底面圖。
圖10是表示基于本發(fā)明的第五實施例的芯片電阻器的立體圖。
圖11是表示現(xiàn)有的芯片電阻器的立體圖。
圖12是表示上述現(xiàn)有技術的芯片電阻器的制造方法。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的最優(yōu)實施例進行具體說明。
圖1以及圖2是表示基于本發(fā)明的第一實施例的芯片電阻器。圖示的芯片電阻器A1包括電阻1、第一絕緣層2A、第二絕緣層2B和一對電極3。
電阻1呈長矩形狀且具有一定的厚度。電阻1可以使用Ni-Cu系合金、Cu-Mn系合金、Ni-Cr系合金等金屬材料形成。當然，形成電阻用的金屬材料并不限于這些材料，也可以使用具有適合于芯片電阻器A1的大小以及目標阻抗值的阻抗率的其他金屬材料。
第一以及第二絕緣層2A、2B例如由環(huán)氧樹脂構成。第一絕緣層2A被設置在電阻1的下面(電極形成面)10b上，第二絕緣層2B被設置在電阻1的上面10a上。更詳細地說，電阻1的下面10b可以分為形成有兩個電極3的區(qū)域和除此以外的區(qū)域(以下稱為“電極間區(qū)域”)。第一絕緣層2A覆蓋整個該電極間區(qū)域。另一方面，第二絕緣層2B覆蓋整個電阻1的上面10a。
上述一對電極3在電阻1的長度方向上相互間隔地設置。各電極3例如由銅構成。如圖2所示，各電極3與第一絕緣層2A的端面20連接。因此，兩個電極3的間隔距離與第一絕緣層2A的長度s1相同。在各電極3的下面形成有用于使焊料附著性優(yōu)良的焊料39。芯片電阻器A1的阻抗值(一對電極3之間的阻抗值)例如被設定在1mΩ～100mΩ的范圍內(nèi)。
電極3的厚度t1與第一絕緣層2A的厚度t2相同或者大致相同。根據(jù)這樣的結構，電阻1能夠通過兩個電極3和絕緣層2A來支撐。所以，與現(xiàn)有技術的芯片電阻器(圖11)相比，本發(fā)明的芯片電阻器A1即使在被施加沖擊力的情況下也難以破損。
接下來，參照圖3A～3C以及圖4A、4B來說明芯片電阻器A1的制造方法。
首先，如圖3A所示，準備整體具有均勻厚度的金屬盤1A。該盤1A具有能夠容下多個電阻1的大小(長度×寬)。如圖3B所示，以覆蓋盤1A的上面10a整體的方式來形成絕緣層2B′。絕緣層2B′的形成例如可以通過環(huán)氧樹脂的厚膜印刷進行。也可以根據(jù)需要在已形成的絕緣層2B′的表面進行實施標印的工序。接下來，如圖3C所示，在盤1A的下面10b上形成相互平行延伸的多個絕緣帶2A′。這些絕緣帶2A′在圖中橫向以規(guī)定的距離而相互隔開。絕緣帶2A′的形成是使用如上述絕緣層2B′的形成所用的同樣的樹脂以及裝置通過厚膜印刷而進行的。若通過厚膜印刷，則各絕緣帶2A′的大小(特別是寬度)能夠按照規(guī)定的尺寸加工完成。另外，能夠易于進行各絕緣帶2A′厚度的增減。
接下來，如圖4A所示，在上述多個絕緣帶2A′之間的區(qū)域形成導電層3A′，然后，再在各導電層3A′上面形成焊料層39A′。導電層3A′是成為電極3的原形的部分，其形成例如通過鍍銅來進行。通過電鍍處理，能夠使各導電層3A′以及與其相鄰的絕緣帶2A′之間不產(chǎn)生間隙。因此，相鄰的導電層3A′之間的間隔距離與絕緣帶2A′的寬度相同。如上所述，絕緣帶2A′的寬度通過厚膜印刷而能夠按照規(guī)定的尺寸正確地加工完成。所以，相鄰的導電層3A′之間的間隔距離(延伸的一對電極3的間隔距離)也能夠按照規(guī)定的尺寸正確地加工完成。而且，在電鍍處理中，通過調(diào)整處理時間而能夠調(diào)節(jié)各導電層3A′的厚度。所以，容易使各電極3和第一絕緣層2A的厚度大致相同。焊料層39A′的形成也能夠通過電鍍處理來進行。
在上述電鍍處理之后，如圖4B所示，對盤1A反復進行沖壓加工。在該沖壓中，優(yōu)選反復使用一個沖壓模型(未圖示)。由此，可以從盤1A得到多個相同的電阻。沖壓作業(yè)是對如圖4B所示的多個矩形區(qū)域(點劃線所示)的各個來進行。這些矩形區(qū)域配置成矩陣狀，相鄰的矩形區(qū)域之間隔開規(guī)定的距離s2。如圖所示，各矩形區(qū)域的中央部與絕緣帶2A′重疊(overlap)，該中央部相鄰的兩個端部與焊料層39A′重疊。通過對這樣的矩形區(qū)域進行沖壓，而能夠得到期望的芯片電阻器A1。
上述的芯片電阻器的制造方法相對現(xiàn)有技術的制造方法(圖12)有以下優(yōu)點。即，在現(xiàn)有技術的方法中，當設置相互隔開的一對電極91時，機械地切削了金屬板91′(圖12的ST3)。兩個電極91的間隔距離(圖11的S6)影響芯片電阻器的阻抗值。因此，為使該阻抗值達到期望值，而有必要精確地進行對金屬板91′的切削作業(yè)。但是，這樣的作業(yè)費時且必須慎重進行，因此成為妨礙提高芯片電阻器的生產(chǎn)效率的因素。另一方面，在本發(fā)明的制造方法中，如參照圖4A所作的說明，一對電極3之間的間隙距離的設定通過電鍍處理而能夠很容易且正確地進行。
根據(jù)本發(fā)明，作為從盤1A得到多個電阻的手段，也可以使用剪斷機或者旋轉式切割機來代替上述沖壓(參照圖4B)。在此情況下，首先，沿著圖5所示的切斷線C1切斷圖4A所示的盤1A(各切斷線C1與絕緣帶2A′以及導電層3A′的長度方向成直角地延伸)。由此，得到圖6A所示的多個棒狀電阻器集合體A1′。接下來，如圖6B所示，沿著切斷線C2切斷各電阻器集合體A1′。由此，從一個電阻器集合體A1′得到多個芯片電阻器A1。
本發(fā)明的芯片電阻器A1，例如能夠使用軟焊回流的方法而安裝在電路基板上。具體地說，設置于電路基板上的端子與各個電極3(焊料層39)相接觸地而在該電路基板上裝載芯片電阻器A1。在此狀態(tài)下，在回流爐內(nèi)加熱電路基板以及芯片電阻器A1。之后，通過冷卻固化熔融的焊料，而將芯片電阻器A1固定在電路基板上。
一般在通過軟焊回流進行芯片電阻器的表面安裝時，從電阻器的電極和電路基板之間有熔融的焊料溢出。在此情況下，在現(xiàn)有技術的芯片電阻器(圖11)中，熔融焊料已附著在電阻90的下面(電極間區(qū)域)，有可能得不到期望的阻抗值。但是，在本發(fā)明的芯片電阻器A1(圖1、圖2)中，電阻1的電極間區(qū)域通過第一絕緣層2A所覆蓋。由此，熔融焊料不會附著在電極間區(qū)域。
另外，芯片電阻器A1的上面10a被第二絕緣層2B覆蓋。通過這樣的結構，來防止上面10a與其他導電部件產(chǎn)生不應該的接觸。
在本發(fā)明中，使第一絕緣層2A的厚度t2與電極3的厚度t1相同或者大致相同。在后者的情況下，具有t2比t1大(t2＞t1)的情況，和與其相反的情況(t2＜t1)。在t2＞t1的情況下，例如，以使第一絕緣層2A越過焊料層39的下面但不突出過下方的方式來設置t2的大小。另一方面，在t2＜t1的情況下，使t2的大小在下述的范圍之內(nèi)。首先，將芯片電阻器A1認為單純支撐梁(通過一對電極3支撐電阻1的兩端)，而且，認為電阻1承受等分布負重而發(fā)生彈性形變。在此情況下，在阻抗體1上產(chǎn)生的最大撓曲拉力σmax以及最大撓曲δmax通過以下的數(shù)學式1、數(shù)學式2來表示。
σmax=wl28Z······(1)]]>δmax=5w·s14384EI······(2)]]>這里，w為電阻1上負荷的等分布負重，E為電阻1的縱彈性系數(shù)，s1為電極3之間的尺寸，Z、I為通過以下的數(shù)學式3、數(shù)學式4而定義的電阻1的截面系數(shù)以及截面二次力矩。
Z=16bt32······(3)]]>I=112bt32······(4)]]>這里，b為電阻1的寬，t3為電阻1的厚度。通過數(shù)學式1～4，求最大撓曲拉力σmax達到彈性限度σy時的最大撓曲δmax得到數(shù)學式5所示的表達式。
δmax=524·σyE·s12t3······(5)]]>此外，在厚度t2比厚度t1小的情況下，以下數(shù)學式6的關系成立即可。即，如果厚度t1、t2的差在數(shù)學式6所示的范圍內(nèi)，撓曲電阻1的電極間部分，使第一絕緣層2A的表面與電極3達到同一高度，之后，被電路基板的安裝面所支撐(假設電路基板的安裝面是平坦的)。所以，電阻1上產(chǎn)生的最大撓曲拉力σmax達不到彈性限度σy，得到有效防止電阻1的損傷的效果。
t1-t2<524·σyE·s12t3······(6)]]>本發(fā)明中的彈性限度在鋼鐵材料等的情況下是屈服拉力的意思，而在非鋼鐵材料的情況下是0.2％耐力的意思。在上述實施例中，形成電阻1的Ni-Cu系合金、Cu-Mn系合金、Ni-Cr系合金等是非鐵材料。所以作為彈性限度σy使用這些材料的0.2％耐力是合適的。
上述數(shù)學式6的右邊代入的數(shù)值的一例如下所述。電極3之間的尺寸s1＝55mm，電阻1的厚度t3＝0.5mm，電阻1的縱彈性系數(shù)E＝130GPa，及0.2％耐力σy＝360MPa。在此情況下，根據(jù)數(shù)學式6，t1-t2不到30μm。其中，這里列舉的數(shù)值只不過是一個例子，而各個芯片電阻器應該適當設定。在數(shù)值設定中，例如考慮阻抗1的材質(zhì)，芯片電阻器的大小、安裝對象物(電路基板等)之間的相對位置關系、規(guī)定電阻1的損傷等的基準量(撓曲量、拉力值)等。
圖7表示基于本發(fā)明的第二實施例的芯片電阻器A2。該電阻器A2除下述方面之外，具有與第一實施例中的芯片電阻器A1相同的結構。即，在第一實施例中，第一絕緣層2A的厚度均勻，而在第二實施例中，第一絕緣層2A的厚度不均勻。具體地說，如圖7所示，第二實施例的第一絕緣層2A具有臺形截面。臺形的中央部的厚度(即第一絕緣層的最大厚度)t2′與電極3的厚度t1大致相同。通過這樣的結構，對芯片電阻器A2施加的沖擊力能夠通過一對電極3和第一絕緣層2A承受。
圖8A以及圖8B表示基于本發(fā)明的第三實施例的芯片電阻器A3。從圖8B可知，在芯片電阻器A3中，在電阻1的下面設置四個電極3。對于電阻1下面區(qū)域的、沒有設置四個電極3的區(qū)域被第一絕緣層2A所覆蓋。對于其他的結構，芯片電阻器A3與第一實施例的芯片電阻器A1實質(zhì)相同。
芯片電阻器A3，例如可以如下述那樣使用。即，將四個電極3中的兩個電極3作為電流用電極使用，剩下的兩個電極3作為電壓用電極使用。在對電路的電流進行檢測的情況下，一對電流用電極3在電路的電流路中串聯(lián)連接。一對電壓用電極3與電壓計連接。由于芯片電阻器A3的阻抗值為已知，所以利用上述電壓計測量該芯片電阻器A3的電阻1上的電壓降。該測量值通過套用歐姆式，而能夠得知電阻1上流過的電流值。
在本發(fā)明的芯片電阻器中，也可以設置多于四個的電極。在電極總數(shù)增多的情況下，例如可以僅使用其中一部分電極。
圖9A及9B是表示基于本發(fā)明的第四實施例的芯片電阻器A4。如圖9B所示，在電阻1的下面設置三對電極3a、3b、3c。第一對電極3a相互只間隔s3的距離。同樣，第二對電極3b只距離s4，第三對電極3c相互只間隔s5的距離。在圖示的例中，以s3＞s4＞s5的方式來設定，但是本發(fā)明并不局限于此。另外，對于各對電極來說，右側的電極3a～3c沿著電阻1的右側端配置，也可以作為其他的配置。
上述的芯片電阻器A3、A4也能夠由與第一實施例的芯片電阻器A1相同的方法制造。根據(jù)相同的方法，成為絕緣層2A的基體的絕緣層2A′通過厚膜印刷而圖案形成。由此，很容易對應電極3的個數(shù)、形狀及配置等的相異圖案。
圖10表示基于本發(fā)明的第五實施例的芯片電阻器A5。該電阻器A5除了設置覆蓋電阻1的兩個相對的側面10c的第三絕緣層2C之外，具有與第一實施例的電阻器A1實際相同的結構。通過這樣的結構，能夠防止上述側面10c上附著熔融焊料等。通過在如圖6A所示的棒狀阻抗材料1A′的側面上形成絕緣層，而容易設置第三絕緣層2C。
對本發(fā)明進行上述說明，但是也可以對其進行各種變更。對于這樣的變更來說，不脫離本發(fā)明的思想及范圍，本領域技術人員理解的所有變更，應該包含在以下的權利要求范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種芯片電阻器，其特征在于，包括含有電極形成面的電阻；設置在所述電極形成面上的至少兩個電極；和設置在所述電極形成面上的絕緣層，其中，所述電極形成面含有位于所述兩個電極之間并且由所述絕緣層覆蓋的電極間區(qū)域，所述絕緣層具有與所述電極的厚度相同或者大致相同的厚度。
2.根據(jù)權利要求1所述的芯片電阻器，其特征在于所述絕緣層的厚度比所述電極的厚度小，設定所述絕緣層的厚度與所述電極的厚度之差，使得在所述電阻承受負重而撓曲的情況下，在所述電阻破損之前，所述絕緣層與平坦的安裝面接觸。
3.根據(jù)權利要求1所述的芯片電阻器，其特征在于所述絕緣層的厚度比所述電極的厚度小，設定所述絕緣層的厚度與所述電極的厚度之差，使得其比所述電阻產(chǎn)生的最大彎曲應力σmax達到所述電阻彈性限度σy時的所述電阻的最大撓曲δmax小。
4.根據(jù)權利要求1所述的芯片電阻器，其特征在于所述絕緣層通過厚膜印刷形成。
5.一種芯片電阻器的制造方法，其特征在于，包括在電阻材料部件的電極形成面上，圖案形成絕緣層的工序；在所述電極形成面中的沒有形成所述絕緣層的區(qū)域上，形成具有與所述絕緣層的厚度相同或者大致相同的厚度的導電層的工序；和將所述電阻材料分割成多個芯片狀的電阻的工序，其中，對所述電阻材料進行分割，使所述多個芯片狀電阻的每一個都含有所述絕緣層的一部分和通過該絕緣層的一部分所分隔的電極部。
6.根據(jù)權利要求5所述的制造方法，其特征在于所述絕緣層的圖案形成是通過厚膜印刷來進行的。
7.根據(jù)權利要求5所述的制造方法，其特征在于所述導電層的形成是通過電鍍處理來進行的。
8.根據(jù)權利要求5所述的制造方法，其特征在于所述電阻材料部件的分割是通過沖壓來進行的。
9.根據(jù)權利要求5所述的制造方法，其特征在于所述電阻材料部件的分割是通過切斷來進行的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種芯片電阻器(A1)，包括含有電極形成面(10b)的電阻(1)；設置在電極形成面(10b)上的兩個電極(3)，和設置在電極形成面(10b)上的絕緣層(2A)。電極形成面(10b)含有位于兩個電極(3)之間并且由絕緣層(2A)覆蓋的電極間區(qū)域。絕緣層(2A)具有與電極(3)的厚度(t1)相同或者大致相同的厚度(t2)。
文檔編號H01C7/00GK1771568SQ20048000930
公開日2006年5月10日 申請日期2004年4月7日 優(yōu)先權日2003年4月8日
發(fā)明者塚田虎之 申請人:羅姆股份有限公司