スマホやパソコンは生活には必須ですよね
これら生活に必須の機器は電子回路基板がないと全く機能しません。
電子回路基板に必ず使われている部品がチップ抵抗なのです。
チップ抵抗
大きな電子回路基板には数100個のチップ抵抗が使われていることもあります。
電子回路基板に無くてはならない部品。
それがチップ抵抗なのです。
チップ抵抗はどのように製造されているのか？
実際の製造工程の順番に解説します。
・新人の技術者
・技術者として成長したい方
・技術知識に興味がある方
チップ抵抗の製造方法
大きなセラミック板（基板）にスリットを入れる
小さなチップ抵抗の製造工程は、大きなセラミック板から始まります。
セラミックは耐熱性、機械的強度が優れた材料なので、
小さなチップ抵抗の土台にはセラミックが最適なのです。
大きなセラミック板を大きい状態のままでチップ抵抗の完成形に近いところまで製造していきます。
最終的には小さく裁断して小さなチップ抵抗にしますので、裁断する際に簡単に分割できるように大きなセラミック板に縦横のスリットをいれます。
基板の表と裏に電極を印刷する
スクリーン印刷と呼ばれる方法で基板の裏面と表面に電極を印刷します。
スクリーン印刷の手順について解説しますね
電極のスクリーン印刷について
型を基板にかぶせます。
かぶせた型の上にペースト状の電極（銀系金属）をのせます。
次にペースト状の電極をスキージーと呼ばれるヘラで塗り広げます。
ペースト状の金属を塗り広げることができたら、型を外します。
型を外すと型の穴が開いていたところだけに、ペースト状の電極が残ります。
この方法をスクリーン印刷といいます。
この状態で電極に触ると簡単に剥がれてしまうので、印刷した電極を焼き固める必要があります。
印刷された基板を高温で焼成します。
これで表面の電極は完成です。
裏面も同じようにスクリーン印刷で電極を印刷し、
焼成するよ。
表裏面共に電極が焼成できたら次の工程にすすみます
抵抗体を印刷します
次は抵抗体を印刷します。
抵抗体も電極と同じくスクリーン印刷と焼成で作ります。
型を被せて、ペースト状の抵抗体をスキージーで塗り広げ、型を外して、焼成することで抵抗体が完成します。
コート材を印刷します
抵抗体が完成したら、次は抵抗体を保護するコート材を抵抗体の上に作ります。
コート材の印刷も電極や抵抗体と同じくスクリーン印刷と焼成で作ります。
トリミング（抵抗値の調整）
コート材まで完成したら、いよいよトリミングです。
スクリーン印刷された抵抗体は面積、厚みにバラツキがあるので、抵抗値もバラついています。
バラついた抵抗値を仕様の抵抗値におさまるように、
１個づつ抵抗値を測定しながら、
レーザーで抵抗体を削って抵抗値を調節します。
このようなレーザー加工で抵抗値を調節する工程をトリミングといいます。
トリミングの形状はＬ字型だけでなく
Ｊ型、ＩＩ型など抵抗メーカによって異なりますが、
Ｌ字型のトリミング形状を例に説明するね
トリミングでは抵抗体をＬ字型に削ります。
Ｌ字型に抵抗体を削るのは理由があります。
まず、トリミングは端面から抵抗体の中央に向かって電極と平行に溝を掘っていきます。
この電極と平行な溝を少し掘るだけで、電流の流れる抵抗体の幅が短くなるので、大きく抵抗値が上昇します。
完成させる抵抗値近くまで一気に電極と平行にトリミングすることで近づけるのです。
そして、次に電極とは垂直な方向に溝を掘っていきます。
電極と垂直な方向の溝は抵抗値の大きな変化は生じません。
微調節のためのトリミング溝なのです。
洗浄・乾燥
トリミングしたままでは、レーザーで削った抵抗体の屑がトリミングした溝（トリミング溝）に残ってしまいます。
トリミング溝に導電物質である抵抗体の屑が残ってしまうと、抵抗値が変化するなどチップ抵抗の不具合の原因となります。
そこでトリミングした後には洗浄と乾燥がとても重要です。
保護膜を形成
洗浄し乾燥した後には、トリミング溝を保護するために上から保護膜を印刷します。
そして、高温で焼成しチップ抵抗の型式に合わせた数字を保護膜の上に印字します。
基板を短冊状に分割（１次分割）
保護膜の上に数字を印刷したら、チップ抵抗の表面側の加工はすべて完了です。
あとは側面側の加工です。
大きな基板の状態のままでは個々の側面の加工ができないので、電極側のスリットに沿って基板を分割し短冊状の基板にします。
側面電極の塗布
短冊状に分割した基板は、天面の電極と底面の電極の間に金属がなく電気的につながっていません。
チップ抵抗は底面の電極とプリント基板の銅パターンを半田で接合して使用しますが、抵抗体とつながっている天面の電極とプリント基板とつながっている底面の電極を電気的につなげないとチップ抵抗として機能しません。
そこで短冊状に分割した基板の状態で側面に銀系の金属を塗布し、側面に電極を形成します。
基板を分割（２次分割）
電極まで完成したら、いよいよ短冊状の基板を分割し、個々のチップ抵抗に仕上げていきます。
電極にメッキ（ニッケルとスズ）
個々のチップ抵抗の状態になったら、最終工程です。
電極の金属は銀なので電極に金属メッキを施します。
チップ抵抗はプリント基板の銅（Cu）パターンと半田で接合させ（実装する）て使用しますが、銀系金属の電極とスズ（Ｓｎ）を主成分とした半田は接合が難しいので、電極の上に半田と同じスズ（Ｓｎ）をメッキします。
しかし、半田付け時に溶融したスズ(Sn）に銀(Ag）が触れると銀が溶解してしまい電極が薄くなったり欠損したりするリスクがあります。（銀食われ）
そのようなリスクを低減するためにスズメッキの前に、ニッケル（Ni）をまず最初に電極にメッキします。
ニッケルメッキの後にスズをメッキします。
チップ抵抗の完成
メッキまで完成したらチップ抵抗の完成です。
マウンターなどの機械でチップ抵抗を実装させるために、個々のチップ抵抗をテープに包装しリール状に巻いた状態が製品形態です。
↓↓小さなチップ抵抗のピックアップに非常に便利なプロのエンジニア用のピンセットです↓↓
非磁性体なので磁力で引っ付いたりせずにとっても便利です。
走る園児も愛用しているおすすめのピンセットです
コメント