专利名称：芯片电阻器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种芯片电阻器，具体地，涉及在安装时通过焊料接合的、设置在陶瓷基板背面上的背面电极的改进。
背景技术：
图6是模式地示出现有的一般芯片电阻器的剖视图。在该图中示出的芯片电阻器21包括长方体形状的陶瓷基板22，由烧制银等构成且设置在陶瓷基板22的图示的上表面的长度方向两端部上的一对表面电极23，由氧化钌等构成且跨在一对表面电极23之间设置的电阻体24，覆盖该电阻体24的绝缘性保护层25、由烧制银等构成且设置在陶瓷基板22的图示的下表面的长度方向两端部上的一对背面电极26、以及设置在陶瓷基板22的长度方向两端面上且桥接表面电极23和背面电极26的一对端面电极27 ;在-字状连续的表面电极23、端面电极27和背面电极26上沉积镀层28而作为衬底电极层。 在相关的芯片电阻器21中，通过将大尺寸基板沿着纵横分割槽分割成多个而获得陶瓷基板22，并且将该大尺寸基板整体地形成多个表面电极23和电阻体24、背面电极26、保护层25等。此外，芯片电阻器21的电阻值的调整通过在电阻体24上形成未图示的修整槽来进行。保护层25 —般是两层结构，即层叠有在修整电阻体24的电阻值调整之前形成的底涂层和在电阻值调整之后形成的顶涂层。此外，端面电极27形成在将形成多个保护层25的大尺寸基板进行一次分割而构成的长方块状基板的分割面上，并且在形成端面电极27之后，构成为将长方块状基板二次分割为单片(芯片单体)而在各芯片单体上沉积镀层28。该镀层28构成为包含粘合在衬底电极层上的最内层镍(Ni)镀层，和在外表面露出的最外层焊料(Sn/Pb)镀层或锡(Sn)镀层的两层以上的层叠结构。另外，这种芯片电阻器21通过将背面电极26搭载并焊接在设置在电路基板上的焊盘上而进行表面安装，而在安装之后芯片电阻器21的热环境反复变化(之后称为热震)时，该焊料接合部会由于热应力而损坏，容易产生裂缝。此外，在焊料接合部上产生由热震导致的裂缝时，由于焊料接合部是电气且机械连接芯片电阻器21的背面电极26和电路基板的焊垫的区域，所以最坏的情况是导致导通不良。因此，提出了一种芯片电阻器，与现有技术相比，能够使背面电极构成为由烧制银构成的内层和由导电性树脂构成的外层的两层结构，以缓和作用在焊料接合部上的热应力(例如，参考专利文献I)。在相关的现有芯片电阻器中，由于在电路基板的焊塾上与焊料接合部接触的背面电极的外层由导电性树脂构成，所以与背面电极仅由烧制银构成的情况相t匕，能够期待缓和作用在焊料接合部上的热应力的效果。专利文献1:日本特开2008-84905号公报但是，根据本发明人的细致检查，发现即使如专利文献I中记载的芯片电阻器那样，背面电极的外层由导电性树脂形成，当该外层和由烧制银构成的内层的边界部分与焊料接合部接触时，热应力在该边界部分集中在焊料接合部上，从而也容易产生裂缝。进一步地，在由导电性树脂形成背面电极的外层的情况下，由于焊接时的加热而发生从树脂成分脱气，由于该脱气而在接合部上形成空隙，所以不得已会发生焊接裂开或粘固性能降低。此夕卜，不好的情况是，如果由导电性树脂构成的外层完全覆盖由烧制银制成的内层，则虽然两者的边界部分不与焊料接合部接触，但是这时来自树脂成分的脱气的产生量增加，会产生焊接裂开或粘固性能减弱。因此，即使采用由导电性树脂形成背面电极外层的现有技术，防止由热震导致的焊料接合部的损伤的效果也不够，而难以大幅延长芯片电阻器的使用寿命，并且还存在产生焊接裂开或粘固性能减弱的缺点。
发明内容
鉴于现有技术的这些情况，研发了本发明，并且本发明的目的是提供一种焊料接合部由于热震而损伤的可能性低的芯片电阻器。为了实现上述目的，本发明的芯片电阻器包括设置在陶瓷基板的表面的长度方向两端部上的一对表面电极，以与这一对表面电极连接的方式设置在所述陶瓷基板的表面上的电阻体，设置在所述陶瓷基板的背面的长度方向两端部上的一对背面电极，覆盖所述电阻体的绝缘性保护层，和设置在所述陶瓷基板的两端面上并桥接所述表面电极和所述背面 电极的一对端面电极；并且该芯片电阻器通过将所述背面电极搭载并焊接在设置在电路基板上的焊垫上而进行表面安装，其中，所述背面电极由粘固在所述陶瓷基板背面上的第一电极层，和在该第一电极层的至少边缘部以外的一部分区域上层叠的第二电极层构成，该第一电极层和第二电极层中的任何一个都由烧制银形成。这样，在第一电极层的一部分区域上层叠第二电极层而构成的背面电极中，由于形成从第二电极层的侧面到第一电极层的表面的台阶，所以可以利用该台阶增大焊料接合部的厚度。此外，由于第一电极层和第二电极层中的任何一个都由烧制银构成，所以不用担心热应力集中在两电极层的边界部分上，也不会使背面电极的制造步骤特别复杂化。因此，在该芯片电阻器中，插设在背面电极和电路基板的焊垫之间的焊料接合部由于热震而导致损伤的可能性变低，并且还容易避免成本增加。在上述结构中，虽然第一电极层和第二电极层只要是烧制银，就可以采用组分不同的材料形成，但是当该第一电极层和第二电极层由组分相同的同一材料形成时，由于可以使用相同的Ag膏等形成第一电极层和第二电极层，所以包含Ag膏的交换等的操作性会变得良好。本发明的效果如下。本发明的芯片电阻器，由于在第一电极层的边缘部以外的一部分区域上层叠第二电极层而构成背面电极，并且该第一电极层和第二电极层中的任何一个都由烧制银形成，所以不用担心热应力集中在两电极层的边界部分上，并且可以利用从第二电极层的侧面到第一电极层的表面的台阶，增大焊料接合部的厚度。因此，插设在背面电极和电路基板的焊垫之间的焊料接合部由于热震而导致损伤的可能性变低。此外，该芯片电阻器由于不需要使背面电极的制造步骤特别复杂化，所以容易避免成本增加。因此，能够便宜地提供抗热震强、使用寿命长的芯片电阻器。
图1是模式地示出根据本发明实施方式例的芯片电阻器的安装状态的主要部分的截面图。图2是示出该芯片电阻器的制造步骤的说明图。图3是示出该芯片电阻器的制造步骤的说明图。图4是示出该芯片电阻器的制造步骤的说明图。图5是示出该芯片电阻器的制造步骤的说明图。图6是模式地示出现有的一般芯片电阻器的剖视图。图中1-芯片电阻器，2-陶瓷基板，3-背面电极，3a_第一电极层，3b_第二电极·层，4-表面电极，5-电阻体，6-端面电极，7-底涂层(保护层)，8_顶涂层(保护层)，9_镍镀层，10-焊料镀层，11-修整槽，12、13-台阶，30-电路基板，31-焊垫，32-焊料(焊料接合部)，40-大尺寸基板，41,42-分割槽。
具体实施例方式以下，将参考
本发明的实施方式。根据本发明实施方式例的芯片电阻器I经由图2 图4依次示出的各步骤制造，并且如图1所示地表面安装在电路基板30上而使用。并且，在图4的最下部示出芯片电阻器I的完成品。该芯片电阻器I通过长方体形状的陶瓷基板由下述部件构成长方体形状的陶瓷基板2 ;设置在该陶瓷基板2的背面(图1中的下表面)的长度方向两端部上的一对背面电极3 ;设置在陶瓷基板2的表面(图1中的上表面)的长度方向两端部上的一对表面电极4 ;在这一对表面电极4上使两端部重合而设置在陶瓷基板2的表面上的电阻体5 ;设置在陶瓷基板2的长度方向两端面上以桥接背面电极3和表面电极4的一对端面电极6 ;覆盖电阻体5的两层结构的保护层(底涂层7和顶涂层8);和作为衬底电极层的在-字状连续的表面电极4、端面电极6和背面电极3上沉积的两层结构的镀层(镍镀层9和焊料镀层10)而构成。陶瓷基板2是以氧化铝为主要成分的绝缘基板，通过将下述的大尺寸基板40 (参考图2、图3)沿着纵横分割槽41、42分割成多个而获得。背面电极3和表面电极4的主要成分是银，端面电极6的主要成分是镍和铬。此外，电阻体5由氧化钌等构成，通过在该电阻体5中形成修整槽11 (参考图3)来调整芯片电阻器I的电阻值。并且，在制造芯片电阻器I时，将大尺寸基板40整体地形成多个表面电极4、电阻体5、背面电极3、底涂层7和底涂层8等。此外，该芯片电阻器I的背面电极3由粘固在陶瓷基板2背面上的第一电极层3a和在横穿第一电极层3a中央部的区域上层叠的第二电极层3b构成，并且第一和第二电极层3a、3b中的任何一个都由烧制银形成。在制造方法中，在印刷Ag膏而依次形成未烧制的第一电极层3a和第二电极层3b之后，进行高温烧制，从而形成作为Ag的烧制体的第一和第二电极层3a、3b，详细的制造方法将在下面进行描述。并且，可以在第一电极层3a的中央部以外的区域上层叠第二电极层3b以形成背面电极3，主要是优选地在第一电极层3a的边缘部以外的一部分区域上层叠第二电极层3b，以从第二电极层3b的侧面到第一电极层3a的表面形成台阶12。如图1所示，该芯片电阻器I通过将背面电极3搭载在设置在电路基板30上的焊垫31上并利用焊料32接合以进行表面安装。由于在芯片电阻器I的镀层(镍镀层9和焊料镀层10)上的覆盖背面电极3的部分上形成与所述台阶12对应的台阶13，所以在安装状态下，在该台阶13上增大焊料32的厚度。因此，插设在背面电极3和焊垫31之间的焊料接合部(焊料32)上即使作用热应力，也难以产生裂缝。接下来，参考图2 图4详细地说明该芯片电阻器I的制造步骤(第一步骤 第十六步骤)。并且，参考图2说明从第一步骤到第五步骤，参考图3说明从第六步骤到第十二步骤，参考图4说明从第十三步骤到第十六步骤。此外，在这些图中，左侧示出与一个芯片区域对应的模式剖视图，右侧示出与多个芯片区域对应的模式俯视图(其中在第一和第二步骤中是背面侧的俯视图)。首先，作为第一步骤，在获得多个陶瓷基板2的大尺寸基板40的背面40a上，通过丝网印刷Ag膏并使其干燥，而形成未烧制的第一电极层3a。并且，在大尺寸基板40上，预先格子状地设置一次分割槽41和二次分割槽42,由两分割槽41、42分割的每一块分别构成一个芯片区域，而在经由一次分割槽41邻接的一个芯片区域的长度方向的一端部和另一 芯片区域的长度方向的另一端部上连续地形成第一电极层3a。在这样印刷第一电极层3a并使其干燥之后，作为第二步骤，通过在横穿各第一电极层3a的中央部的区域上丝网印刷Ag膏并使其干燥，形成未烧制的第二电极层3b。此时，在采用组分完全相同的Ag膏形成第一电极层3a和第二电极层3b时，包含Ag膏的交换等的操作性变得良好。并且，由这些第一电极层3a和第二电极层3b，在各芯片区域的长度方向两端部上形成截面观察为反凸状的层叠体，该层叠体在下述的第四步骤中构成为背面电极3。此外，作为第三步骤，在大尺寸基板40的和背面40a相反侧的表面40b上，通过丝网印刷Ag/Pd膏并使其干燥，形成未烧制的表面电极4。并且，在大尺寸基板40的表面40b中的表面电极4的组的形成位置和背面40a中的第一电极层3a的组的形成位置几乎相对应。接下来，作为第四步骤，在850°C左右的高温下烧制第一电极层3a、第二电极层3b和表面电极4。并且，在这样同时烧制第一电极层3a、第二电极层3b和表面电极4时，能够减少烧制步骤，从而实现成本降低。由此，得到粘合并固定在大尺寸基板40的背面40a上的由烧制银构成的第一电极层3a,和粘合并固定在该第一电极层3a的一部分区域上的由烧制银构成的第二电极层3b，从而由这些第一电极层3a和第二电极层3b形成由烧制银构成的截面观察为反凸状的背面电极体3。此外，在大尺寸基板40的表面40b上，形成包含钯的由烧制银构成的表面电极4。在该表面电极4中，由于包含钯而在耐硫化特性上是有效的。之后，作为第五步骤，通过在大尺寸基板40的表面40b上，丝网印刷氧化钌等电阻体膏并使其干燥，在各芯片区域上形成未烧制的电阻体5。此时，电阻体5的长度方向两端部与设置在各芯片区域的长度方向两端部上的表面电极4重合。并且，在接下来的第六步骤中，在850°C左右的高温下烧制该电阻体5。并且，可以省略前述的第四步骤的烧制，而在该第六步骤中同时烧制第一电极层3a、第二电极层3b、表面电极4、和电阻体5，在这种情况下，能够进一步地减少烧制步骤，从而实现成本的大幅降低。接下来，作为第七步骤，在覆盖电阻体5的区域上丝网印刷玻璃膏之后，在第八步骤中，通过在600°C左右的高温下烧制该玻璃膏，形成覆盖电阻体5的相当于一次保护涂层的底涂层7。该底涂层7用于在接下来的步骤中不会由于照射的激光的热量而使电阻体5的修整槽11附近损伤。接下来，作为第九步骤，通过向底涂层7和电阻体5照射激光而形成修整槽11，以调整为期望的电阻值。接下来，作为第十步骤，在丝网印刷玻璃膏或环氧类等树脂膏以覆盖底涂层7和修整槽11之后，通过在第i^一步骤中将其进行烘焙(例如在600°c左右烧制玻璃膏，在200°C左右使树脂膏加热硬化)，形成覆盖电阻体5和一次保护涂层的相当于二次保护涂层的顶涂层8。该顶涂层8用于保护电阻体5免受外部环境干扰。通过这样形成底涂层7和顶涂层8，得到覆盖电阻体5的两层结构的保护层。至此的步骤是对用于获得多个陶瓷基板的大尺寸基板40的整体处理，而在接下·来的第十二步骤中，由折断进行沿着一次分割槽41将大尺寸基板40分割为长方块状的一次折断加工。由此，得到设置多个芯片区域的长方块状基板43。并且，在接下来的第十三步骤中，通过在长方块状基板43的分割面上溅射Ni/Cr，形成端面电极6。此时，虽然在多个长方块状基板43重合的状态下进行溅射，但是如图5所示，当形成为上层侧的长方块状基板43的第二电极层3b避开下层侧的长方块状基板43的顶涂层8时，可以在使各长方块状基板43的姿势稳定的状态下进行溅射。由此，由于可以使左右溅射的绕入量均匀，所以难以发生电极尺寸不良的情况。并且，由该端面电极6桥接背面电极3和表面电极4，从而得到使背面电极3和表面电极4 ^字状连续的衬底电极层。之后，作为第十四步骤，由折断进行沿着二次分割槽42将长方块状基板43分割的二次折断加工。由此，得到与芯片电阻器I相同大小的单片(芯片单体)。接下来，作为第十五步骤，在单片化的各芯片单体的衬底电极层上沉积镍镀层9，进一步地作为第十六步骤，在该镍镀层9上沉积焊料镀层10。由此，得到覆盖衬底电极层的两层结构的镀层，从而完成芯片电阻器I。并且，镍镀层9用于防止银蚀，焊料镀层10用于提高焊料润湿性。这些镀层9、10通过实施电解镀而形成，但也可以由锡镀层代替焊料镀层10。或者，可以采用铜(Cu)镀层代替镍镀层9，也可以形成镍镀层和铜镀层两个镀层而构成三层结构的镀层。如上所述说明，根据本实施方式例的芯片电阻器I的背面电极3由粘固在陶瓷基板2背面上的第一电极层3a和在横断横穿该第一电极层3a的中心部中央部的区域上层叠的第二电极层3b构成，并且形成从第二电极层3b的侧面到第一电极层3a的表面的台阶12。因此，在该芯片电阻器I的镀层(镍镀层9和焊料镀层10)上的覆盖背面电极3的部分上形成与台阶12对应的台阶13。由此，在将该芯片电阻器I安装在电路基板30上时，如图1所示，插设在背面电极3和焊垫31之间的焊料接合部(焊料32)的厚度在台阶13部分上增大，从而即使作用热应力，也难以产生裂缝。此外，由于构成背面电极3的第一电极层3a和第二电极层3b中的任何一个都由烧制银形成，所以不用担心热应力集中在两个电极层3a、3b的边界部分上，也不会使背面电极3的制造步骤特别复杂化。因此，在该芯片电阻器I中，插设在背面电极3和电路基板30的焊垫31之间的焊料接合部(焊料32)由于热震而导致损伤的可能性变低，还容易避免成本增加。因此，能够增长使用寿命，并且量产便宜的芯片电阻器I。并且，虽然在上述实施方式例中，在横穿第一电极层3a的中央部的区域上层叠第二电极层3b，但是第二电极层3b的形成位置只要是在第一电极层3a的边缘部以外的一部 分区域就可以，不一定是中央部，此外，也可以在第一电极层上分散配置多个第二电极层。
权利要求
1.一种芯片电阻器，具备设置在陶瓷基板的表面的长度方向两端部上的一对表面电极；以与这一对表面电极连接的方式设置在所述陶瓷基板的表面上的电阻体；设置在所述陶瓷基板的背面的长度方向两端部上的一对背面电极覆盖所述电阻体的绝缘性保护层；以及设置在所述陶瓷基板的两端面上并桥接所述表面电极和所述背面电极的一对端面电极，并且该芯片电阻器通过将所述背面电极搭载并焊接在设置于电路基板上的焊垫上而进行表面安装，该芯片电阻器的特征在于， 所述背面电极由粘固在所述陶瓷基板背面上的第一电极层、和在该第一电极层的至少边缘部以外的一部分区域上层叠的第二电极层构成，该第一电极层和第二电极层中的任何一个都由烧制银形成。
2.根据权利要求1所述的芯片电阻器，其特征在于， 所述第一电极层和所述第二电极层由组分相同的同一材料形成。
全文摘要
本发明提供一种焊料接合部由于热震而损伤的可能性低的芯片电阻器。该芯片电阻器的背面电极由粘固在陶瓷基板背面上的由烧制银构成的第一电极层、和在横穿第一电极层中央部的区域上层叠的由烧制银构成的第二电极层构成，形成有从第二电极层的侧面到第一电极层的表面形成台阶，在镀层(镍镀层和焊料镀层)的覆盖背面电极的部分上形成与台阶对应的台阶。因此，在将该芯片电阻器安装在电路基板上时，插设在背面电极和焊垫之间的焊料接合部(焊料)的厚度在台阶部分上增大，不用担心热应力集中在第一和第二电极层的边界部分上，所以焊料接合部由于热震而损伤的可能性变低。
文档编号H01C1/148GK103021599SQ20121040088
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月12日 优先权日2011年9月27日
发明者赤羽泰, 千原臣佑, 鹿角秀次 申请人:兴亚株式会社