チップ抵抗の構造と製造方法! 知っておくとお得な知識

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ソフトウェアと呼ばれるプログラムだけでなく、ハードウェアと呼ばれている電子回路基板が無くては全く機能しません。

多くの機器の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。

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。

ハードウェアに無くてはならない部品がチップ抵抗なのです。

 

走る園児
走る園児

チップ抵抗はどのように製造されているのか?

製造工程を順番にくわしく解説しますね。

こんな方に向けて書きました。
・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

最初は大きなセラミック板(基板)から

小さなチップ抵抗の製造は、まず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、機械的強度が優れているので、チップ抵抗の土台となる基板に最適です。

 

小さなチップ抵抗を大量に製造するためには、大きなセラミック板を細かく分割するよりも、大きな板のまま製造していった方が効率良く製造できます。

 

大きなセラミック板には後々、細かく分割する際に必要な縦横のスリットをいれておきます。

 

ぎは基板に電極を作ります(天面と底面)

電極はスクリーン印刷と呼ばれる方法で基板に印刷します。

スクリーン印刷するための型を基板にかぶせます。

型を基板の上にかぶせたら、

次はペースト状の銀系金属を型の上にのせてスキージーと呼ばれるヘラでペースト状の銀系金属を塗り広げていきます。

型の前面にペースト状の銀系金属を塗り広げることができたら、

型を外すと電極部のみにペースト状の銀系金属が残ります。

このセラミックの板に残った銀系金属が電極になりますが、このままでは触ったりすると簡単に剥がれてしまうので焼き固める必要があります。

電極が印刷されたセラミック板を高温で焼成します。

この電極の印刷→焼成を表面と裏面の両面ともに行い、表裏ともに電極を作ります。

電極が表裏面共に焼成し終えたら、次は抵抗体を印刷します。

 

いよいよ抵抗体を印刷します

抵抗体の印刷も電極と同じくスクリーン印刷を使って印刷します。

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塗り固められるのです。

コート材を塗布

抵抗体の印刷が完了したら次は抵抗体を保護するコート材を抵抗体の上に印刷します。

コート材の印刷もスクリーン印刷で印刷し焼成することで固着させます

トリミング(抵抗値の調整)

印刷された抵抗体は面積、厚みがまちまちなので、個々の抵抗値もまちまちですが、チップ抵抗は型式によって定まった抵抗値の範囲にする必要があります。

バラバラの抵抗値を決まった抵抗値になるよう個々の抵抗値を測定しながら、抵抗体をレーザーで削り抵抗値の調節をします。

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。

トリミングはL字型に抵抗体を削ります。

このように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。側面側の加工に移ります。

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。

ではでは

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