JP4012029B2

JP4012029B2 - 金属板抵抗器およびその製造方法

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Publication number: JP4012029B2
Application number: JP2002286269A
Authority: JP
Inventors: 圭史仲村
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2004128000A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板抵抗器およびその製造方法に係り、特に、放熱性に優れて、数百ｍΩ以上の比較的高抵抗値に設定することができるコンパクトな構造の金属板抵抗器およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、板体状に形成した金属板を抵抗体とする抵抗器が知られている。このような金属板抵抗器としては、図６に示すように、長板形状の金属材料１を準備して中央部の一面側を切削することにより、その中央部を金属板からなる抵抗体部２とするとともに、その両端部を接続用の電極部３に形成するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、図７に示すように、所望の抵抗値となる長板形状に作製された金属材料４を準備して、その金属材料４を「ブリッジ」形状に屈曲させることにより、その中央部を金属板からなる抵抗体部５とするとともに、その両端部を接続用の電極部６にすることも行われている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１１８７０１号公報（「要約」、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の金属板抵抗器にあっては、中央部の抵抗体部２、５自体が自身を支える構造物として機能する必要があるため、一定以上の強度を有する厚さにしなければならない。このため、従来の金属板抵抗器では、抵抗体材料の固有抵抗値が低いため、例えば、１００ｍΩ以上の高抵抗値に設定することが困難であるという問題があった。
【０００６】
また、抵抗体部２、５を含めて金属材料から作製するので、抵抗体部２、５自体は熱伝導性に優れるが、その抵抗体部２、５自体は直接プリント基板などの実装基板に接していないことから、電極部３、６や空中への熱伝導のみが放熱経路となる。このため、従来の金属板抵抗器では、抵抗体部２、５自体から効率的に放熱させることが難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みて為されたもので、放熱性に優れて、且つ数百ｍΩ以上の比較的高抵抗値に設定することができる金属板抵抗器およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の金属板抵抗器は、平板状の抵抗体部と、該抵抗体部の両端部にそれぞれ接続され、前記抵抗体部の下側に互いに離隔して配置された一対の電極部とを備え、前記抵抗体部と前記電極部とを単一の金属材料により構成し、前記電極部は前記抵抗体部よりも厚みを有するブロック状であり、ブロック状とした前記電極部の一面を絶縁層を介して前記抵抗体部に固定したことを特徴とするものである。ここで、前記一対の電極部間に絶縁材料を介在させることが好ましい。
【０００９】
この発明では、実装基板のランドなどに接続されるブロック状の電極部がその上に薄い絶縁層を介して薄肉平板状の抵抗体部を支持（固定）する。したがって、抵抗体部は自身の姿勢を支持するだけの強度を有する必要がなく、薄肉化して高抵抗値に設定することができる。また、抵抗体部で発生する熱は薄い絶縁層を介してブロック状の電極部から効率的に放熱することができる。また、電極部と抵抗体部とはコンパクトな積層構造になっていて、表面実装が可能なチップ型の構造とすることができる。
【００１０】
ここで、本発明の金属板抵抗器は、前記電極部に高導電性の金属材料を積層して、当該電極部を積層構造に形成してもよい。
【００１１】
本発明の金属板抵抗器の製造方法は、平板状の抵抗体部と、これに連続し前記抵抗体部よりも肉厚とした一対のブロック状の電極部を形成し、前記抵抗体部に絶縁層を形成し、前記抵抗体部の両端部を折り曲げることにより、前記抵抗体部に前記絶縁層を介して前記ブロック状の電極部の一面を当接させて固定することを特徴とするものである。また、断面が矩形の金属板体に水平方向および垂直方向の切削加工を施すことで、上面に平板状の金属抵抗体部とこれにその両端部で接続した一対のブロック状の金属電極部を前記抵抗体部の下側に形成し、前記切削加工により形成した空隙部に絶縁材料を充填して、製造することができる。
【００１２】
この製造方法では、前記電極部に高導電性の金属材料を積層して、当該電極部を積層構造に形成する工程を含ませてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１および図２は本発明に係る金属板抵抗器およびその製造方法の第１の実施形態を示す図である。
【００１４】
まず、本発明の金属板抵抗器の構成を説明する。図１において、金属板抵抗器１０は、薄肉平板状に形成されて所望の抵抗値になるように寸法が設定されている金属材料からなる抵抗体部１１と、この抵抗体部１１の両端部１１ａ側に接続されその下側に位置するように配置された一対のブロック状の電極部１２と、抵抗体部１１および電極部１２の間に介在するように挟み込まれている薄い絶縁層１３と、一対の電極部１２の間に介在するように挟み込まれた絶縁体ブロック１４と、他部品との導通接触や外部環境などからの影響を保護する耐熱保護層１５とを備えている。特に、薄肉平板状の抵抗体部１１と、ブロック状の電極部１２との間に薄い絶縁層１３を挟み込み、薄肉平板状の抵抗体部１１を絶縁層１３を介してブロック状の電極部１２で支持するコンパクトな構造に形成されている。
【００１５】
この金属板抵抗器１０は、銅−ニッケルやニッケル−クロムなどの抵抗金属材料からなる部材を加工することにより、抵抗体部１１および電極部１２が単一の部材により一体構成されている。
【００１６】
そして、抵抗体部１１は、薄肉平板状抵抗体の長さ・幅・肉厚で電極部１２間の抵抗値が所望値になるように設計されている。この抵抗体部１１の基本的な抵抗値Ｒは、用いる抵抗金属材料の固有抵抗率ｒを用いて、次の式により算出することができる。
抵抗値Ｒ＝固有抵抗率ｒ×長さＬ／断面積（幅Ｗ１×板厚ｔ）
なお、抵抗体部１１にトリミングカットを設け、実質的に電流経路を延長し、高抵抗値化することができ、例えば、板厚ｔを５０μｍ程度とすることで、５００ｍΩ以上の高抵抗値に設定することができる。
【００１７】
これら抵抗体部１１および電極部１２は、抵抗体部１１の両端部１１ａで接続する電流経路が折り曲げられた構造になっており、電極部１２がその両端部１１ａの内方で絶縁層１３を介在させて抵抗体部１１を支持（固定）している。なお、一対の電極部１２は絶縁体ブロック１４によりその間隔を強固に支持（固定）されている。
【００１８】
電極部１２は、抵抗器として設計されたチップ部品寸法の高さになるようにブロック状に形成されていて、抵抗体部１１に対する背面側（図１における下面側）の実装基板への接合面１２ａが、その抵抗体部１１の面積の略半分以上となる大面積に形成されている。このブロック状の電極部１２の構成により、薄肉平板状の抵抗体部１１を安定に支持すると共に良好な放熱性を確保している。
【００１９】
なお、抵抗金属材料を用いて抵抗体部１１と電極部１２とを一体的に形成する場合、電極部１２における抵抗値を下げる必要がある。そこで、電極部１２の厚みを抵抗体部１１の板厚ｔに比べて厚くすることにより、電極部１２の抵抗値を下げることができ、電極として機能させることができる。電極部１２の必要な厚みは、用いる抵抗金属材料によって異なるが、抵抗体部１１の板厚ｔの１０倍程度以上の厚みとすることが望ましい。後述する、電極部に高導電性材料片を接合する場合（図４参照）は電極部１２の厚みを考慮する必要は無い。
【００２０】
また、電極部１２は、十分な体積を有するブロック状に形成されているので、内部に大きな電位差を発生させることなく電流を流すことができ、抵抗体部１１の抵抗値精度を高めることができる。
【００２１】
したがって、金属板抵抗器１０は、抵抗体部１１のみにより抵抗値を高精度に設定することができる。また、両端部１１ａよりも内方に配置された電極部１２に抵抗体部１１を支持させる積層構造にしているので、抵抗体部１１は自身の形状・姿勢を維持するだけの強度を要求されることがなく、例えば、５０μｍなどに金属箔状に薄肉化して数百ｍΩ以上の高抵抗値にすることができ、また、実装基板などへの実装面積を小さくして、コンパクトなチップ部品構造にすることができる。
【００２２】
なお、この金属板抵抗器１０は、絶縁層１３が抵抗体部１１および電極部１２の間に介在するとともに、絶縁体ブロック１４が一対の電極部１２の間に介在することにより、絶縁性を確保するとともに、抵抗体部１１および電極部１２が変形するのを制限してその形状を強固に維持している。
【００２３】
次に、金属板抵抗器１０の製造手順（方法）の一例を図２を用いて説明する。まず、作製する金属板抵抗器１０（抵抗体部１１）の幅Ｗ１の幅、抵抗体部１１の長さＬおよびその長手方向の電極部１２の幅Ｗ２を加算した長さ（Ｌ＋２Ｗ２）、電極部１２の高さＨの高さ、を有する抵抗金属材料２１を準備する（（ａ）参照）。なお、幅Ｗ１方向には複数個の抵抗器が得られるように連続した材料を用い、後の工程で幅Ｗ１毎に切断するようにしてもよい。
【００２４】
次いで、この抵抗金属材料２１の一面側（図における下面側）中央部の長さＬの部分を所望の板厚ｔ（ｔ≪Ｈ）が残るように切削加工などにより、両端側にブロック状の電極部１２が連続する抵抗体部１１を形成する（（ｂ）参照）。ここで、抵抗金属材料２１の加工は、切削加工に限らず、エッチング加工でもよく、また、射出成形や圧延加工（製箔加工）で直接、抵抗体部１１と電極部１２が連続する形状に作製してもよいことは言うまでもない。
【００２５】
次いで、抵抗金属材料２１の一面側（図における上面側）に、ポリイミイドやエポキシなどの絶縁性樹脂を必要な厚さ、例えば、５０μｍ〜１５０μｍの厚さになるように塗布して絶縁層１３を形成するとともに、作製した抵抗体部１１の他面側（図における下面側）一面に、チッ化ホウ素などの絶縁性および耐熱性を有する無機ペーストを必要な厚さになるように塗布して耐熱保護層（絶縁層）１５を形成する（（ｃ）参照）。そして、抵抗体部１１の両端部１１ａを軸として、電極部１２を互いに近接する方向（図示の矢印方向）に１８０°回動させて、折り曲げる（屈曲させる）ことにより、抵抗体部１１と電極部１２との間に絶縁層１３を挟み込む積層構造にする（（ｄ）参照）。このとき、図における電極部１２上面の絶縁層１３と抵抗体部１１上面の絶縁層１３が密着することになる。なお、（ｄ）は（ｃ）を上下方向にひっくり返した状態を示している。
【００２６】
次いで、電極部１２間に絶縁体ブロック１４を嵌め込んで、電極部１２間を融着等により固定することで金属板抵抗器１０が完成する（（ｅ）参照）。ここで、抵抗体部１１の抵抗値を高精度に調整する場合には、抵抗金属材料２１の一面側中央部に薄肉の抵抗体部１１を作製した後に、プレス加工、エッチング加工、レーザーカット加工などによりトリミングすることで行える。
【００２７】
このように本実施形態においては、実装基板上に接合・固定する一対の電極部１２とその間の絶縁体ブロック１４に絶縁層１３を介して抵抗体部１１を支持させるので、抵抗体部１１を低強度の金属箔まで薄肉化して高抵抗値化することができる。この抵抗体部１１に電流が流れることにより発生する熱は、絶縁層１３を介して電極部１２に放熱して実装基板側に効果的に逃がすことができる。また、電極部１２の間隔を絶縁体ブロック１４で維持して、この電極部１２と抵抗体部１１の間に絶縁層１３を挟み込むコンパクトなチップ型の積層構造にすることができる。
【００２８】
そして、この金属板抵抗器１０は、抵抗体部１１の両端部１１ａで電極部１２を回動させて屈曲させるだけの簡易かつ容易な工程により安価に作製することができる。
【００２９】
本実施形態の他の態様としては、図３に示すように、上記実施形態とは逆に、作製した抵抗体部１１の一面側（図における下面側）に絶縁層１３を形成するとともに、抵抗金属材料２１の他面側（図における上面側）の折り返し面を除いて耐熱保護層１５を形成する。そして、抵抗体部１１の両端部１１ａを軸に、電極部１２を互いに近接する方向（内方）に屈曲させて、絶縁層１３に密着させるように９０°回動させることにより、その抵抗体部１１と電極部１２との間に絶縁層１３を挟み込む積層構造にしてもよい。このとき、図における電極部１２の側面が絶縁層１３に密着することになる。また、耐熱保護層１５は、折り返し面が除かれているので、クラック等が入ってしまうことがない。
【００３０】
また、さらに他の態様としては、図４に示すように、例えばＣｕ等の高導電性材料片３２を電極部１２の下面に接合することにより積層構造の電極部１２ｃを形成するようにしてもよい。すなわち、例えば図２（ｂ）の状態で、高導電性材料片３２を電極部１２の下面に接合して積層電極部１２ｃを形成する。絶縁層１３と耐熱保護層１５を塗布・形成した後に、積層電極部１２ｃを回動させて抵抗体部１１の両端部１１ａを軸として１８０°折曲・屈曲させて、金属板抵抗器３０を作製することができる。ここで、金属板抵抗器としては、本実施形態のように積層構造の電極部１２ｃとした方が、導電性や放熱性に優れていて好適である。
【００３１】
さらに、他の態様としては、図５に示す工程によっても金属板抵抗器４０を作製することができる。すなわち、まず、作製する金属板抵抗器４０の外形と略一致する形状に抵抗金属材料４１を作製する（（ａ）参照）。次に、その抵抗金属材料４１の一面側（図における下面側）中央に、例えば切削工具４２の鉛直面内で回転する回転刃４２ａを鉛直に切り込ませることにより、抵抗金属材料４１の一面側に所望の板厚ｔを残す鉛直溝４３を形成する（（ｂ）参照）。次いで、例えば水平面内で回転刃４４ａを回転させる切削工具４４の回転軸４４ｂをその鉛直溝４３内に案内させて水平の切込を入れることにより、抵抗金属材料４１の両側面側を残す水平溝４５を形成して、抵抗体部４６と電極部４７を作製する（（ｃ）参照）。この後に、形成した鉛直溝４３と水平溝４５の内部に絶縁性樹脂を充填してＴ字形状の絶縁層４８を形成するとともに、抵抗金属材料４１の他面側（図における上面側）に無機ペーストを塗布して耐熱保護層４９を形成して（（ｄ）参照）、金属板抵抗器４０が完成する。これにより、抵抗金属材料４１を切削加工して樹脂材料などを充填などするだけで、金属板抵抗器４０を作製することができる。なお、鉛直溝４３および水平溝４５内への絶縁性樹脂の充填は、溶融樹脂の射出による充填の他に、固体樹脂の嵌入による充填などを行ってもよい。また、この工程においても、電極部４７としては図４に示すように抵抗金属材料とＣｕ等の高導電性材料との積層構造としても勿論よい。
【００３２】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の金属板抵抗器では困難であった、数百ｍΩ以上の高抵抗値に設定することができる、コンパクトなチップ型構造の金属板抵抗器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属板抵抗器の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る金属板抵抗器の製造方法の第１の実施形態を示す工程図である。
【図３】第１の実施形態の変形例を示す斜視図である。
【図４】金属板抵抗器の第２の実施形態を示す斜視図である。
【図５】金属板抵抗器の製造方法の第２の実施形態を示す工程図である。
【図６】従来技術の金属板抵抗器を示す斜視図である。
【図７】他の従来技術の金属板抵抗器を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、３０、４０金属板抵抗器
１１、４６抵抗体部
１１ａ両端部
１２、１２ｃ、４７電極部
１３、４８絶縁層
１４絶縁体ブロック
１５、４９耐熱保護層
２１、４１抵抗金属材料
３２導電性片

Claims

平板状の抵抗体部と、
該抵抗体部の両端部にそれぞれ接続され、前記抵抗体部の下側に互いに離隔して配置された一対の電極部とを備え、
前記抵抗体部と前記電極部とを単一の金属材料により構成し、
前記電極部は前記抵抗体部よりも厚みを有するブロック状であり、ブロック状とした前記電極部の一面を絶縁層を介して前記抵抗体部に固定したことを特徴とする金属板抵抗器。
前記一対の電極部間に絶縁材料を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の金属板抵抗器。
前記電極部の下面に高導電性の金属材料を積層したことを特徴とする請求項１または２に記載の金属板抵抗器。
平板状の抵抗体部と、これに連続し前記抵抗体部よりも肉厚とした一対のブロック状の電極部を形成し、
前記抵抗体部に絶縁層を形成し、前記抵抗体部の両端部を折り曲げることにより、前記抵抗体部に前記絶縁層を介して前記ブロック状の電極部の一面を当接させて固定することを特徴とする金属板抵抗器の製造方法。
断面が矩形の金属板体に水平方向および垂直方向の切削加工を施すことで、上面に平板状の金属抵抗体部とこれにその両端部で接続した一対のブロック状の金属電極部を前記抵抗体部の下側に形成し、前記切削加工により形成した空隙部に絶縁材料を充填することを特徴とする金属板抵抗器の製造方法。
前記電極部の下面に高導電性の金属材料を積層する工程を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の金属板抵抗器の製造方法。