Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
RESISTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/145133
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a current detecting resistor, which has a compact size and excellent heat dissipating characteristics and can perform highly accurate and stable operation.  The resistor is provided with: a resistor body (12a) composed of a metal foil; a pair of electrodes (11a) bonded on one surface of the resistor body; a base plate (14a), which is bonded on the other surface of the resistor body with an insulating layer (13) therebetween, covers a region between the pair of electrodes in the resistor body and also at least a part of a region where the electrodes are arranged; a first protection film (15) which covers the resistor body in the region between the pair of electrodes; and a second protection film (16) which covers the base plate.  Furthermore, the resistor body (12a) in the region between the electrodes is provided with a slit (S) in the width direction, and a small-width meandering current path is formed by the slit, at the vicinity of the both electrodes (11a), with a large width at the center portion between the elctrodes.

Inventors:
TAKASAKI TETSUYA (JP)
YAMABE TAKAYUKI (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/059508
Publication Date:
December 03, 2009
Filing Date:
May 25, 2009
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
KOA CORP (JP)
TAKASAKI TETSUYA (JP)
YAMABE TAKAYUKI (JP)
International Classes:
H01C3/00
Foreign References:
JP2004228499A2004-08-12
JPS56162601U1981-12-03
JP2006332413A2006-12-07
JP2002057009A2002-02-22
Attorney, Agent or Firm:
HOTTA, SHINTARO (JP)
Shintaro Hotta (JP)
Download PDF:
Claims:
 金属箔からなる抵抗体と、
 抵抗体の一方の面に接合された一対の電極と、
 抵抗体の他方の面に絶縁層を介して接合し、抵抗体における一対の電極間領域を被覆するとともに、電極が配置された領域の少なくとも一部を被覆するベース板と、
 一対の電極間領域の抵抗体を被覆する第1の保護膜と、
 ベース板を被覆する第2の保護膜と、
 を備えたことを特徴とする抵抗器。
 一対の電極間領域の抵抗体には、幅方向のスリットを備え、該スリットにより蛇行経路の狭幅の電流路が形成され、該狭幅の電流路が両電極の近傍に配置され、両電極間の中央部が広幅の電流路となっていることを特徴とする請求項1記載の抵抗器。
 金属箔からなる抵抗体材料と電極材料とを接合した接合材を準備し、
 接合材をパターニングして、接合材を所定の形状に加工し、
 金属箔よりも厚い板材であるベース板材料に、絶縁性接着材を塗布し、パターニングした接合材の抵抗体材料側の面を固定し、
 ベース板材料をパターニングして所定の形状のベース板を形成し、
 電極材料をパターニングして、エッチングすることで、所定の形状の一対の電極を形成すると共に、一対の電極間領域で抵抗体材料の面を露出させ、
 一対の電極間領域の抵抗体を被覆する第1の保護膜を形成し、
 ベース板を被覆する第2の保護膜を形成する、
ことを特徴とする抵抗器の製造方法。
 接合材は、抵抗体材料と電極材料とがクラッディングにより接合されていることを特徴とする請求項3記載の抵抗器の製造方法。
 ベース板材料に、高熱伝導性と高絶縁耐圧性を有するエポキシ系接着剤を用いて、抵抗体材料を固定することを特徴とする請求項3記載の抵抗器の製造方法。
Description:
抵抗器

 本発明は、電流測定用に回路に挿入して いる電流検出用抵抗器に係り、特に抵抗体 して抵抗合金箔(金属箔)を用いた、10-500mω 度の低い抵抗値を有する面実装型の金属箔 抗器に関する。

 従来から、回路に流れる電流値を検出す ため、低い抵抗値を有する金属板抵抗器が いられている。係る金属板抵抗器は、一例 して、CuNi系合金等の抵抗合金よりなる平板 状の抵抗体の一面の両端部に、Cu等の高導電 金属よりなる平板状の電極をクラッディン (圧延および熱処理による圧接)等により接 したものが知られている(例えば、特開2002-57 009号公報)。

 また、アルミナ等の絶縁性基板上にNiCr系 合金等の抵抗合金箔(金属箔)を接着し、抵抗 として用いた金属箔抵抗器が古くから知ら ている(例えば、特開2002-151304号公報)。

 しかしながら、これらの抵抗器では、被 出電流が大きくなると、発熱が抵抗体の中 部に集中して発生し、抵抗体温度が上昇す 。このため、電流容量を大きくしようとす と、サイズを大きくせざるを得ないという 題がある。

 本発明は、上述の事情に基づいてなされ もので、小型・コンパクト化したサイズで 良好な放熱性を有し、高精度で安定した動 が可能な電流検出用抵抗器およびその製造 法を提供することを目的とする。

 本発明の抵抗器は、金属箔からなる抵抗 と、抵抗体の一方の面に接合された一対の 極と、抵抗体の他方の面に絶縁層を介して 合し、抵抗体における一対の電極間領域を 覆するとともに、電極が配置された領域の なくとも一部を被覆するベース板と、一対 電極間領域の抵抗体を被覆する第1の保護膜 と、ベース板を被覆する第2の保護膜と、を えたことを特徴とするものである。また、 対の電極間領域の抵抗体には、幅方向のス ットを備え、該スリットにより蛇行経路の 幅の電流路が形成され、該狭幅の電流路が 電極の近傍に配置され、両電極間の中央部 広幅の電流路となっていることを特徴とす ものである。

 本発明の抵抗器の製造方法は、金属箔か なる抵抗体材料と電極材料とを接合した接 材を準備し、接合材をパターニングして、 合材を所定の形状に加工し、金属箔よりも い板材であるベース板材料に、絶縁性接着 を塗布し、パターニングした接合材の抵抗 材料側の面を固定し、ベース板材料をパタ ニングして所定の形状のベース板を形成し 電極材料をパターニングして、エッチング ることで、所定の形状の一対の電極を形成 ると共に、一対の電極間領域で抵抗体材料 面を露出させ、一対の電極間領域の抵抗体 被覆する第1の保護膜を形成し、ベース板を 被覆する第2の保護膜を形成する、ことを特 とするものである。

 本発明の抵抗器によれば、金属箔からな 抵抗体に絶縁層を介してベース板を接合し いるので、小型・コンパクト化したサイズ 、良好な放熱性を有し、高精度で安定した 作が可能である。特に、一対の電極間領域 抵抗体には、幅方向のスリットを両電極の 傍に配置することで、発熱中心を抵抗体の 側に分散することができ、ベース板により 装基板側と大気側とに効率的に放熱でき、 抗体の温度上昇を低減できる。

 また、本発明の抵抗器の製造方法によれ 、1枚の金属箔からなる抵抗体材料と電極材 料とを接合した接合材シートから多数の上記 抵抗器を一括で生産することができるので、 効率的な生産が可能である。また、抵抗体材 料と電極材料とがクラッディングにより接合 されている接合材を用いることで、抵抗体と 電極との良好な接合状態が得られ、高熱伝導 性と高絶縁耐圧性を有するエポキシ系接着剤 を用いて抵抗体材料をベース板に固定するこ とで、良好な放熱性と絶縁性が得られ、小型 ・コンパクト化した構造で信頼性の高い抵抗 器とすることができる。

図1Aは、本発明の一実施形態の抵抗器 内部を透過した平面図である。 図1Bは、本発明の一実施形態の抵抗器 上面図である。 図1Cは、本発明の一実施形態の抵抗器 底面図である。 図1Dは、本発明の一実施形態の抵抗器 示す図であり、図1Aのdd線に沿った断面図で ある。 図1Eは、本発明の一実施形態の抵抗器 側面図である。 図2Aは、本発明の一実施形態の抵抗器 製造工程の前半を示す図であり、接合材を す斜視図である。 図2Bは、本発明の一実施形態の抵抗器 製造工程の前半を示す図であり、接合材に ターニング加工を施した段階の平面図であ 。 図2Cは、本発明の一実施形態の抵抗器 製造工程の前半を示す図であり、ベース板 料を絶縁性接着材を用いて抵抗体材料に接 した段階の側面図である。 図2Dは、本発明の一実施形態の抵抗器 製造工程の前半を示す図であり、その時点 の電極材料側の平面図である。 図2Eは、本発明の一実施形態の抵抗器 製造工程の前半を示す図であり、ベース板 形成した段階の側面図である。 図2Fは、本発明の一実施形態の抵抗器 製造工程の前半を示す図であり、ベース板 の平面図である。 図3Aは、本発明の一実施形態の抵抗器 製造工程の後半を示す図であり、電極材料 パターニングして電極を形成し、第1の保護 膜を形成した段階の図3Cのaa線に沿った断面 である。 図3Bは、本発明の一実施形態の抵抗器 製造工程の後半を示す図であり、電極材料 パターニングして電極を形成した段階の電 ・抵抗体側の平面図である。 図3Cは、本発明の一実施形態の抵抗器 製造工程の後半を示す図であり、第1の保護 膜を形成した段階の電極・抵抗体側の平面図 である。 図3Dは、本発明の一実施形態の抵抗器 製造工程の後半を示す図であり、第2の保護 膜を形成し、切断する段階の図3Eのdd線に沿 た断面図である。 図3Eは、本発明の一実施形態の抵抗器 製造工程の後半を示す図であり、その段階 ベース板側の平面図である。 図3Fは、本発明の一実施形態の抵抗器 製造工程の後半を示す図であり、電極・抵 体側の平面図である。

 以下、本発明の抵抗器およびその製造方 の実施形態について、添付図面を参照して 明する。なお、各図中、同一または相当す 部材または要素には、同一の符号を付して 明する。

 図1A乃至図1Eは、本発明の一実施形態の抵 抗器を示す図であり、この抵抗器は、図1A及 図1Dに示すように、金属箔からなる抵抗体12 aと、抵抗体12aの下面の両端部に接合された 様に金属箔からなる一対の電極11a,11aを備え 。抵抗体12aは、厚さが0.1mm程度以下の極め 薄いNiCr系合金の箔である。一対の電極11a,11a も、厚さが0.1mm程度以下の極めて薄いCuの箔 あり、表面にはハンダまたはSnメッキ層が設 けられ、電極11a,11aの下面が面実装により実 基板にハンダ接合により固定される。

 一対の電極11a,11a間領域の抵抗体12aには、 幅方向のスリットSを備え、該スリットSによ 蛇行経路の狭幅の電流路が形成され、該狭 の電流路が両電極11a,11aの近傍に配置され、 両電極11a,11a間領域の中央部が広幅の電流路 なっている。一例として、図示の場合には 抵抗体の有効部分全長(L0)4.8mmに対して、電 領域と第1のスリットとの間隔L1は0.4mmであり 、第1のスリットと第2のスリットとの間隔L2 1mmであり、抵抗体中央部のスリットの無い 幅の電流路(L3)の長さは2mmである。また、抵 体12aは全体として、抵抗体における電極11a 11aの配置領域の幅よりも、抵抗体の有効部 全長(L0)の領域の幅を狭くしている。この構 成により、後述のダイシングにより個片の抵 抗器に切断する際に、抵抗器の側面から抵抗 体が露出することを抑制している。

 抵抗体12aの上面には、絶縁層13を介して ース板14aが接着により固定されている。絶 層13は、厚さ80μm程度の高熱伝導性と高絶縁 圧性を有するエポキシ系接着剤が硬化して 成された層であり、厚さ0.2mm程度の比較的 いCuの板からなるベース板14aを抵抗体12aの上 面に接着固定している。そして、一対の電極 11a,11a間領域の抵抗体12aの露出面を被覆する 脂材料からなる第1の保護膜15と、ベース板14 aを被覆する樹脂材料からなる第2の保護膜16 を備えている。

 図1Bに示すように、抵抗器の上面は絶縁 樹脂材料による保護膜16により被覆され、ベ ース板14aが完全に被覆されている。これによ り、実装時にハンダ材がベース板14aに付着す ることが無く、ショート等を防止できる。ま た、図1Cに示すように、抵抗器の底面および 面は一対の電極11a,11a領域を除き、絶縁性樹 脂材料による保護膜15により被覆され、一対 電極11a,11a間領域の抵抗体12aが完全に被覆さ れている。これにより、実装時にハンダ材が 抵抗器の電極11a,11a間領域に延びても抵抗体12 aに接触することを防止できる。

 ここで、金属箔からなる抵抗体12aが極め 薄く、それ自体では形状を保持できないの 、ある程度の厚さ、すなわち、剛性を有す ベース板14aが、抵抗体12aの形状を保持する 持基体としての役割を果たしている。また ベース板14aと絶縁層13は、放熱体(ヒートシ ク)としての役割を果たしている。支持基体 および放熱体としての役割から、ベース板14a の厚みは抵抗体12aの材料の厚みよりも厚いこ とが好ましい。Cuは、熱膨張係数が抵抗体のN iCr等の抵抗合金材料に近く、且つ熱伝導性も 良好でベース板14aとして用いるのに好適であ るが、Al等の金属板、またはアルミナ等の絶 体を用いるようにしてもよい。また、ベー 板14aは、抵抗体の有効部分全長(L0)、即ち電 極11a、11aの間の領域を覆っており、更に電極 の配置領域まで及ぶように覆っている。この ため、抵抗体での発熱を吸収し、回路パター ン側へ効率的に放熱することができる。また 、ベース板14aの幅は、抵抗体部分全長(L0)の と同じか、これよりも広い幅とすることが ましく、ベース板と抵抗体(特に抵抗体の有 部分全長(L0)の部分)との幅方向の重なりは 図1Aに示すとおり、平面図において、抵抗体 の幅方向の側辺まで及ぶようにベース板14aが 覆っているか、又は、少なくとも抵抗体の幅 方向の側辺とベース板14aの側辺が一致してい ることが望ましい。

 抵抗体12aに設けられたスリットSは電極11a ,11aの近傍に配置され、ベース板14aはスリッ Sを備えた抵抗体12aを覆い、且つ電極11a,11aを 部分的に覆っている。ところで、スリットS より蛇行経路の狭幅の電流路が形成された 合には、狭幅の電流路で電流密度が高くな 、発熱量が最大となる。このため、この実 形態の抵抗器では、通常の抵抗器が抵抗体 央部分で発熱量最大となるのに対し、抵抗 12aの両側の電極11a,11aの近傍の2カ所に発熱量 最大点が分散される。

 このため、抵抗体12aの2カ所で分散して発 生した熱は、熱伝導性の良好な絶縁層13とCu からなるベース板14aを介して近傍に配置さ た両電極11a,11aに伝熱させ、さらに実装基板 に流出させることができる。同様に、ベー 板14aに2カ所の発熱中心から吸収した熱は、 ベース板14aの中央部側および両電極側に拡散 し、発熱の少ない抵抗体12aの中央部上部およ び両電極部上部から大気側に放熱することが できる。すなわち、図1A乃至図1Eに示す抵抗 の構造では、抵抗体12aの蛇行経路形成のた のスリットSを両電極11a,11aの近傍に分散配置 し、その上部にベース板14aを配置することで 、抵抗体12aの2カ所からの発熱をベース板14a 吸収し、吸収した熱はベース板14aの内部で 散し、実装基板側と大気側に効率的に放熱 ることができる。

 次に、上記抵抗器の製造方法について、 2A乃至図2Fおよび図3A乃至図3Fを参照して説 する。まず、図2Aに示すように、金属箔から なる電極材料11と、抵抗体材料12とをクラッ ィング接合した接合材のシートを準備する ここで、電極材料11は、厚さが0.1mm程度以下 極めて薄いCuの箔であり、抵抗体材料12は、 厚さが0.1mm程度以下の極めて薄いNiCr系合金の 箔であり、シートの寸法は例えば500mm×200mm程 度のものを用いる。なお、接合材は、電極材 料および抵抗体材料ともに、厚さが数十μmか ら数百μmの範囲で任意に調整可能である。そ して、接合材11,12を、エッチング加工、プレ 加工、または放電加工により、図2Bに示す うに、所定の形状にパターニングする。す わち、符号Xの部分が加工により除去された 通孔であり、符号Yの部分が電極となる部分 であり、符号Zの部分が抵抗体となる部分で る。貫通孔Xの部分には、抵抗値に対応した リットSをこの段階で設けておくことで、1 のシートで多数の抵抗器の抵抗体を一括し 製作することができる。

 次に、図2C及び図2Dに示すように、金属箔 よりも厚い板材であるベース板材料14に、絶 性接着材を塗布し、パターニングした接合 11,12の抵抗体材料12側の面を固定し、接着材 を真空熱プレス法等により加温硬化すること で、絶縁層13を形成する。従って、この状態 、電極材料11の面には、貫通孔Xを介して絶 層13が露出する。なお、絶縁層13は、アルミ ナ粉末を多量に含むエポキシ系接着剤を用い て形成した層であり、2~8℃/W程度の高熱伝導 と5~7kV/mm程度の高絶縁耐圧性とを有する。 ース板材料としては、熱膨張係数が抵抗体 NiCr等の抵抗合金材料に近く、且つ熱伝導性 良好なCu板を用いているが、アルミ板また 熱伝導性の良好な絶縁体を用いることも可 である。

 次に、図2E及び図2Fに示すように、ベース 板材料14をフォトリソグラフィによりパター ングして、エッチングすることで所定の形 のベース板14aを形成する。なお、図2E及び 2Fは、図2C及び図2Dを上下逆転し、ベース板 料側を上面にして示したものである。ベー 板14aは、抵抗体12aが形成される部分を被覆 るように配置する。

 次に、図3A乃至図3Cに示すように、電極材 料11をフォトリソグラフィによりパターニン して、エッチングすることで、所定の形状 一対の電極11a,11aを形成すると共に、一対の 電極11a,11a間領域で抵抗体材料12の面を露出さ せ、抵抗体12aを形成する。そして、必要に応 じて研磨等により、抵抗値の微調整を行い、 例えば±1%等の精度に合わせ込む。さらに、 対の電極11a,11a間領域の抵抗体12aを被覆する ポキシ樹脂等からなる第1の保護膜15をスク ーン印刷等により形成する。

 次に、図3D乃至図3Fに示すように、抵抗器 上面側において、ベース板14aを被覆するエポ キシ樹脂等からなる第2の保護膜16をスクリー ン印刷等により全面に形成する。そして、切 断線Fに沿ってダイシングすることで、個々 抵抗器が得られる。なお、図3Eは切断時点で 抵抗器を上面側から見た図であり、図3Fは切 時点で抵抗器を底面側から見た図である。 の後、電極11aにNiメッキとSnメッキの表面処 理を行い、完成検査等を経て本発明の抵抗器 が完成する。

 上記製造工程によれば、金属箔からなる 抗体材料と電極材料とをクラディング接合 た接合材を用いることで、抵抗体と電極と 間で安定した接合が得られ、またベース板 高熱伝導性と高絶縁耐圧性を有する接着材 接合し、電極を除き保護膜で被覆すること 、高い信頼性と安定性が得られる。

 なお、上記製造工程の説明では、1枚のシ ートから4個の製品を製作する例について図 したが、これは説明の便宜のためであり、 際には数百個程度以上の製品が500mm×200mm程 の1枚の接合材シートから一括で製作可能で る。従って、本発明の製造方法によれば、 型・コンパクト化したサイズで、良好な放 性を有し、高精度で安定した動作が可能な 流検出用抵抗器を効率的に量産することが きる。

 また、上記実施形態では、抵抗合金材料 して、NiCr系合金を用いる例について説明し たが、CuNi系合金等その他の抵抗合金材料を いても勿論良い。

 これまで本発明の一実施形態について説 したが、本発明は上述の実施形態に限定さ ず、その技術的思想の範囲内において種々 なる形態にて実施されてよいことは言うま もない。

 本発明は、抵抗体として抵抗合金箔(金属 箔)を用いた、10-500mω程度の低い抵抗値を有 る面実装型の金属箔抵抗器に利用可能であ 。




 
Previous Patent: ERASER

Next Patent: ABSORPTIVE CORE AND MASK HOUSING THEREOF