CN1253465A - 内置指状平板式电容电阻及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内置指状平板式电容电阻及其制造方法,该方法主要是利用压板技术在基材表、底面依次形成高电阻系数层及铜层而构成基板,又在基板上依次进行光阻涂布、影像转移、选择性蚀刻等步骤,其中影像转移步骤是将特定的影像数据转移至基板上,经蚀刻后于基板上构成交叉的指状电极,并于特定部位留下高电阻系数层及铜层,经涂布高介电系数树脂后,即于基板的同一平面上同时形成平板式电容、电阻。

Description

内置指状平板式电容电阻及其制造方法

本发明涉及一种电容电阻及其制造方法，尤其涉及一种内置指状平板式电容电阻及其制造方法。

印刷电路板大多是在表面或内部多层构造上分别形成线路，以此用于电子元件间的导电连接或信号传送。然而在信息快速发展及功能性要求大幅提高的趋势下，生成了两种现象：其一为电路表面粘着元件的数量大幅增加，其二为高密度印刷电路的需求日趋殷切，但前述趋势却产生下列问题：

1.电子元件数量增加，相邻元件间的距离缩短，当电路开始工作时，元件间发生辐射干扰的机率大幅提高，而直接影响电路工作的稳定性。

2.因电子元件数量增加，元件信号可能必须通过不同形式的路径进行传输(如通过导通孔构成导电连接或信号传输)，而增多了线路阻抗不匹配的情况及线路噪声。

3.因电子元件数量增加，将使产品合格率相对降低，从而提高制造成本。

4.电子元件数量的增加，亦不利于印刷电路板表面面积的缩小。

上述为高密度印刷电路所衍生的各项问题，为有效解决之，OHMEGA公司提出了在印刷电路板中内置电阻的技术，以取代高密度印刷电路中在表面所设的电阻元件，其技术原理主要是根据以下的公式：

R＝(ρ/t)×L/W式中R表示电阻值，ρ为电阻系数，t为厚度，W为宽度

由前述公式可看出，改变L(长度)、W(宽度)，可调整R(电阻值)，因此，OHMEGA公司以控制不同的ρ(电阻系数)/t(厚度)，并通过改变L(长度)、W(宽度)来生产所需阻抗值的电阻(R)。

且利用当前运用十分普遍的多层印刷电路制造技术，将电阻制作于印刷电路板的结构中而形成内置电阻，而内置于印刷电路板结构中的电阻，可有效取代印刷电路板表面所须的电阻元件，因此可减少印刷电路板表面的元件数量及面积占有率。

除前述内置电阻外，电容亦经常以其他方式形成，以现有的多层印刷电路板而言，其经常使两个不同电位的电源层(如VCC及GND)靠近，利用其二者所在的大铜面生成一附加电容，以调节电压。其公式如下：

C(电容)＝ε(介电系数)×A(面积)/d(距离)

前述公式中，ε(介电系数)取决于材料特性，因此通过改变A(面积)与d(距离)可以控制所生成的电容值。

由上述可知，将电阻及电容等元件预埋于印刷电路中，可有效减少表面元件数量并释出表面空间，然而前述的内置电阻及埋置电容是分别以不同的技术手段制成，未能在同一制程中完成，造成应用上的不便，且由于前述内置电容及电阻分别位于不同的基材上，亦有浪费材料、增加成本之嫌。

本发明的主要目的在于提供一种内置指状平板式电容电阻及其制造方法，它能在同一平面上同时形成平板电容及电阻。

本发明的目的是这样实现的，一种内置指状平板式电容电阻的制造方法，其制造步骤包括：在绝缘基材表、底面上依次形成高电阻系数层及铜层以构成基板；在基板上涂布光阻并进行影像转移；在基板上进行影像蚀刻，而分别在基材上形成交叉的指状电极、适当长宽的高电阻系数层及适当面积的铜层；去除光阻；二次在基板上进行光阻涂布及影像转移；有选择地蚀刻液去除局部铜层，并保留高电阻系数层以构成平板式电阻；在平板式电阻及交叉排列的指状电极间涂布高介电系数树脂，令指状电极隔着树脂构成平板式电容。

本发明的目的也能这样实现，一种内置指状平板式电容电阻，其特征在于：它是在一绝缘基材表面、底面分别依次形成高电阻系数层及铜层，其中基材表或底面的特定高电阻系数层与同一面的铜层构成导电连接而形成平板式电阻，又基材在同一铜层形成交叉的指状电极，该指状电极间充填有高介电系数材料，使电极隔着高介电系数材料构成平板式电容。

本发明与已有技术相比优点和积极效果非常明显。由以上的技术方案可知，本发明是利用特殊设计的基板配合全蚀刻法而同时形成平板式电阻、电容，使其内置在基板中，除可显著减少印刷电路板表面的元件数目外，更可令印刷电路板表面释出更多的空间，供安置其它连接件或信号传输件，增进信号输送质量，同时本发明的树脂涂布步骤除配合指状电极构成平板式电容外，并可隔离平板式电阻，防止其因与空气接触而改变阻值，确保稳定性。

以下结合附图进一步说明本发明的具体结构特征及目的。

图1是本发明的制程方块图。

图2A～G是本发明的制程步骤示意图。

图3A～E是本发明平板式电容的制程步骤示意图。

图4是本发明平板式电阻的剖视图。

图5是本发明在平板式电阻上涂布树脂的剖视图。

图6是本发明平板式电容的剖视图。

有关本发明制作平板式电容电阻的制程步骤，请参阅图1所示，其包括：基板制作、光阻涂布及影像转移、影像蚀刻、去除光阻、光阻涂布及影像转移、影像选择性蚀刻及树脂涂布等步骤；其中：

有关基板制作步骤请参阅图2A所示，该基板10是一多层构造利用压板技术所构成，主要是于一玻璃布胶片上压合内置电阻材料，而在一基材11双面上分别形成高电阻系数层12、13及铜层14、15的多层结构。

其中基材11是由绝缘材料构成，又在本实施例中，该高电阻系数层12、13是由镍、钴等高电阻系数材料所构成，其与基材11分别具有固定的厚度。

本发明即利用前述的基板10构造在同一平面上同时形成平板式电容及电阻。

光阻涂布及影像转移步骤：请参阅图2B所示，其是在基板10的表面及底面分别涂布以光阻20(photo-resister)，随后利用光罩将设计完成的影像数据30转移至光阻20上，该影像数据30相关所制成平板式电阻的电阻值及电容的电容值，请配合参阅图3A所示，其揭示转移至光阻20表面的影像数据30，该影像数据30是由适当线宽所构成的十字线框，其中央部位并形成有连续且对称的曲折线段31，而位于该十字线框及曲折线段31处的光阻20均将予溶解去除。

影像蚀刻步骤：经转移影像数据30至光阻20后，即针对该影像数据30涵盖的高电阻系数层12、13及铜层14、15进行蚀刻，其使用的蚀刻液是兼可蚀刻铜层14、15及高电阻系数层12、13(如HCl+H₂O₂+CuCl₂)，其蚀刻步骤完成后如图2C所示，又经去除光阻步骤，如图2D所示，基板10表面的状况即如图3B所示，前述步骤依影像数据30的构图蚀去部分铜层14，而在基板10中央形成两组交叉排列的指状电极141、142，两组指状电极141、142的相对外侧端又分别与蚀刻后形成的局部铜层143、144相连。其中交叉的指状电极141、142是以相同之间距作等距排列，又两组指状电极141、142经在相邻间隙中注入高介电系数材料，两组指状电极141、142呈等距交叉的各臂即分别隔着高介电系数材料构成一平板式电容，电容值由下式决定：

C＝ε×A/d，其中A＝L×t

又前述ε为高介电系数材料的介电系数，A为平板式电容的面积，其中L为两组指状电极141、142的总长度，t则为指状电极141、142的厚度；

在介电系数与指状电极141、142厚度固定的条件下，经改变指状电极141、142的总长度，即可间接控制指状电极141、142面积，进而利用前述公式算得所需的电容值。

至于电阻的阻值则可通过下列的公式取得：

R＝ρ×L/A＝(ρ/T)×(L/W)

前述公式中，ρ指高电阻系数层12、13的电阻系数，L、W、T分别为高电阻系数层12、13的长度、宽度及厚度。

今令基材11的电阻层厚度固定，即可通过控制高电阻系数层12、13的长度、宽度，取得所需的电阻。

二次光阻涂布及影像转移步骤：如图2E所示，即重覆在基板10上涂布光阻20，并再将另一设计完成的影像数据30以光罩转移至光阻20上，同时溶解去除影像数据30涵盖范围内的光阻20。有关二次转移的影像数据30主要是用以制作平板式电阻(如图3C所示)。

影像选择性蚀刻步骤：如图2 F所示，其是利用选择性蚀刻液(如：碱性铵铜)有选择地将部分铜层14去除，而保留高电阻系数层12，经去除光阻20后如图2G所示。

又如图3D所示，形成于基板10表层的平板式电阻，其位于中央位置由转移影像涵盖范围内的局部高电阻系数层12(请参阅图4的另一方向剖视图所示)即为预定阻值的平板式电阻，位于高电阻系数层12一端的局部铜层144构成一传输线区，另端则与指状电极142连接，

树脂涂布步骤：主要是依影像数据30的涵盖范围将高介电系数的树脂16涂布于基板10上(如图3E所示)，该树脂16除将覆盖平板式电阻的高电阻系数层12(如图5所示)，防止与空气接触而改变电阻值外，树脂16亦同时充填于两组指状电极141、142的相邻间隙中(如图6所示)，而两组交叉的指状电极141、142即分别隔着高介电系数的树脂16构成电容C，至于其电容值则由前述的公式C＝ε×A/d决定。

根据前述公式，再将树脂16的介电系数与指状电极141、142厚度及相邻间距d设为固定值的条件下，如改变指状电极141、142的总长度，即可间接控制指状电极141、142面积，进而利用前述公式换算得所需的电容值。

以前述在同一面上同时形成有平板式电容、电阻的基板10经与印刷电路板配合，并进行压板、钻孔等PCB制程，即可构成一具备内置平板式电阻、电容元件的印刷电路板，将有助于降低传输线上的寄生电容、寄生电感及寄生电阻，而提供较佳的信号传输路径，再者，可有效减少印刷电路板表面所设电阻及电容数量而释出印刷电路板的表面空间，供导电连接、信号传输或其他加工、功能升级用途。另由于在同一基板的同一平面上同时形成平板式电容及电阻，除便于运用外，更可有效减少材料的浪费，降低制造成本。

Claims (12)

1.一种内置指状平板式电容电阻的制造方法，其特征在于制造步骤包括：

在绝缘基材表、底面上依次形成高电阻系数层及铜层以构成基板；

在基板上涂布光阻并进行影像转移；

在基板上进行影像蚀刻，而分别在基材上形成交叉的指状电极、适当长宽的高电阻系数层及适当面积的铜层；

去除光阻；

二次在基板上进行光阻涂布及影像转移；

有选择地蚀刻液去除局部铜层，并保留高电阻系数层以构成平板式电阻；

在平板式电阻及交叉排列的指状电极间涂布高介电系数树脂，令指状电极隔着树脂构成平板式电容。

2.根据权利要求1所述的内置指状平板式电容电阻的制造方法，其特征在于：该基板的基材具有固定的电阻系数/厚度比值，可经控制高电阻系数层的长、宽度而取得所需阻值的电阻。

3.根据权利要求1或2所述的内置指状平板式电容电阻的制造方法，其特征在于：该平板式电容的容值由下式决定：

C＝ε×A/d

A＝L×t

前述ε为高介电系数树脂的介电系数，A为平板式电容的面积，d为电极的间距，其中L为指状电极的总长度，t则为指状电极的厚度。

4.根据权利要求1或2所述的内置指状平板式电容电阻的制造方法，其特征在于：该平板式电阻阻值是根据R＝ρ×L/A＝(ρ/T)×(L/W)决定，其中ρ指高电阻系数层的电阻系数，L、W、T分别为高电阻系数层的长、宽、厚度。

5.根据权利要求1所述的内置指状平板式电容电阻的制造方法，其特征在于：该基板上的高电阻系数层是由镍或钴合金层构成。

6.一种内置指状平板式电容电阻，其特征在于：它是在一绝缘基材表面、底面上分别依次形成高电阻系数层及铜层，其中基材表或底面的特定高电阻系数层与同一面的铜层构成导电连接而形成平板式电阻，

又基材在同一铜层形成交叉的指状电极，该指状电极间充填有高介电系数材料，使电极隔着高介电系数材料构成平板式电容。

7.根据权利要求6所述的内置指状平板式电容电阻，其特征在于：该基材具有固定的介电系数与厚度，经控制高电阻系数层的长、宽度可取得所需阻值的电阻。

8.根据权利要求6所述的内置指状平板式电容电阻，其特征在于：该平板式电容的容值由下式决定：

C＝ε×A/d

A＝L×t

前述ε为高介电系数材料的介电系数，A为平板式电容的面积，d为电极的间距，其中L为指状电极的总长度，t则为电极的厚度。

9.根据权利要求6所述的内置指状平板式电容电阻，其特征在于：该平板式电阻的阻值是根据R＝ρ×L/A＝(ρ/T)×(L/W)决定，其中ρ指高电阻系数层的电阻系数，L、W、T分别为高电阻系数层的长、宽、厚。

10.根据权利要求6所述的内置指状平板式电容电阻，其特征在于：该高电阻系数层是由镍或钴合金层构成。

11.根据权利要求6所述的内置指状平板式电容电阻，其特征在于：该高介电系数材料除涂布在指状电极外，亦覆盖平板式电阻。

12.根据权利要求6、8或11所述的内置指状平板式电容电阻，其特征在于：该高介电系数材料是由树脂构成。

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