JP2002134301A - 多層の抵抗材料を有する抵抗構成要素 - Google Patents
多層の抵抗材料を有する抵抗構成要素Info
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Abstract
する抵抗箔を提供する。 【解決手段】5Åと70Åの間の厚さの中間層18を銅
層12の第一の面に配置する。50Åと2μmの間の厚
さの第一抵抗金属である第一の層14を中間層18上に
配置して、さらに50Åと2μmの間の厚さの第二抵抗
金属である第二の層16を第一抵抗金属である第一の層
14上に配置する。第一抵抗金属14と第二抵抗金属1
6とは抵抗値が異なる。
Description
基板に関し、特に、埋め込まれた抵抗層で基板を形成す
るのに使用できる抵抗要素に関する。
トを接着した絶縁層である。1つ以上のエッチング工程
を含む除去工程を通して、銅箔の一部分がエッチング除
去されて特定の導線パターンが残され、絶縁層の表面に
要素が形成される。多層プリント回路基板はプリント回
路を有する2つ以上の前記絶縁層を積層結合することに
よって形成される。多くのプリント回路基板には類似し
た特性の分離した構成要素となるパターン構成要素を含
む導体層が含まれる。このような分離した構成要素の1
つに抵抗箔から形成される抵抗要素がある。抵抗要素は
基本的には1つの面に付着した抵抗材料、典型的には金
属または金属合金、の薄い層を有する銅箔である。抵抗
箔は抵抗材料側を絶縁基板に接着して絶縁基板に取付け
る。従来知られているマスクやエッチング技術を使用し
て銅箔や抵抗材料はエッチング除去され、絶縁物表面上
に抵抗材料のある銅の配線が生じる。銅層の領域は除去
されて2つの分離した銅端部を接続する面には抵抗材料
のみが残る。抵抗層を形成する材料は典型的には銅より
も電気伝導度が小さいので、銅配線を分離する端部間の
抵抗器として本質的に作用する。抵抗層の厚さと幅は銅
トレースの端部間に配置された抵抗層の長さと同様に、
このように形成された抵抗要素の抵抗値に影響する。
抵抗箔に対する改良であり、銅層上に多層の抵抗材料を
有する抵抗箔を備え、これによっていろいろな抵抗値を
有するいろいろな異なる抵抗要素の形成を容易にするも
のである。
形態によれば、第一の面と第二の面を有する銅層を含む
抵抗箔が設けられる。5Åと70Åの間の厚さを有する
中間層を銅層の第一の面に備える。50Åと2μmの間
の厚さを有する第一抵抗金属である第一の層が中間層上
にあり、50Åと2μmの間の厚さを有する第二抵抗金
属である第二の層が第一抵抗金属である第一の層の上に
ある。第一抵抗金属は第二抵抗金属とは異なる抵抗値を
有する。
ト回路基板上に抵抗要素を形成する方法であり、 a)第一の面と第二の面を有する銅層と、銅層の第一の
面上に5Åと70Åの間の厚さを有する中間層と、中間
層上の第一抵抗金属である第一の層と、第一抵抗金属で
ある第一の層上に第二抵抗金属である第二の層とからな
り、第一抵抗金属の抵抗値は第二抵抗金属の抵抗値と異
なり、第二抵抗金属である第二の層を絶縁基板の方に向
けて抵抗箔を絶縁基板に接着する工程と、 b)絶縁基板上に抵抗箔で回路配線を形成する工程と、 c)銅層と中間層の一部を回路配線から除去して抵抗金
属である第一および第二の層からなる回路配線の領域を
形成する工程 とから構成される。
実施の形態についての以下の説明および特許請求の範囲
によって明白となる。
要素を埋め込んで形成したものを使用する抵抗箔に関す
る。広義には、抵抗箔は抵抗材料を2層以上使用した抵
抗銅箔で形成される。抵抗材料は好ましくは金属で形成
される。ここで使用する用語「金属」は、これから説明
する方法による真空蒸着が可能な金属や合金を意味す
る。
技術を使用して作ることができる。鍛造や圧延の銅箔は
銅や銅合金のストリップまたはインゴットを圧延などの
工程によって機械的に減厚して製造する。電着箔は溶液
の銅イオンを回転陰極ドラム上に電解付着させた後、陰
極から付着箔を剥ぎ取ることで製造する。本発明の適用
では電着銅箔の方が有利である。
インチ(5.1μm)から約0.02インチ(508μ
m)の範囲である。銅箔の厚さはときには質量で表現
し、本発明の代表的な箔の質量、すなわち厚さは約1/
8から14オンス/平方フィート(約33.4から37
40g/m2)である。特に有効な銅箔の質量は1/
3、1/2、1または2オンス/平方フィート(89、
134、267、535g/m2)である。
側と、粗くて艶のない(銅付着成長面)側とがある。本
発明の工程で適用する層が重なる箔の片側または両側は
「標準断面」、「薄断面」または「極薄断面」を有す
る。有用な実施の形態には薄断面および極薄断面を有す
る箔の使用が含まれる。用語「標準断面」は10.2μ
を超えるRtm(IPC−MF−150F)を有する箔を
指すようにここでは使用する。用語「薄断面」は10.
2μ未満のRtm(IPC−MF−150F)を有する箔
を指す。用語「極薄断面」は5.1μ未満のRtm(IP
C−MF−150F)を有する箔を指す。Rtm(IPC
−MF−150F)は連続した5つのサンプル測定にお
ける各山谷間の垂直最大値の平均値であり、英国レイセ
スタにあるランク・テイラー・ホブソン社から市販され
ている登録商標SURTRONICの断面測定器を使用して測定
できる。
って有利に適用できる。図1に本発明の好ましい実施の
形態を説明するため抵抗箔10の横断面を示す。抵抗箔
10は銅層12で構成される。第一抵抗材料である第一
の層14は銅層12の一方の面に付着される。層14
は、好ましくは、真空蒸着、電着、無電解付着またはそ
れらの組み合わせなどの付着工程によって銅層12上に
付着する金属や金属合金で形成される。層14は、好ま
しくは、電着工程または真空蒸着により銅層12の面1
2aに付着される。層14は銅よりも電気抵抗率の大き
い金属で形成する。アルミニウム、亜鉛、ニッケル、ニ
ッケル/クロム、ニッケル/クロム/アルミニウム/シ
リコン合金、チタン、バナジウム、クロム、タンタル、
鉄、マンガンおよびそれらの合金、酸化物、窒化物およ
びケイ化物、さらに電気抵抗率が銅のものよりも大きい
蒸着可能な金属または合金、酸化物、窒化物およびケイ
化物は層14を形成するのに有利に使用できる。実施の
形態では、層14はニッケル/クロム/アルミニウム/
シリコン合金で形成されたものが好ましい。層14は最
終的には抵抗要素を形成するように使用されるので、層
14の厚さは形成する抵抗要素の所望の抵抗値と層14
を形成する金属の抵抗率とに基づく。この点に関して
は、層14は50Åから2μmの間の厚さとすることが
できる。好ましくは層14は100Åと500Åの間の
厚さとし、より好ましくは100Åと350Åの間の厚
さとすることができる。
上に付着させる。層16は好ましくは層14を形成する
材料とは異なる材料で形成する。層16を形成する材料
は層14を形成する材料とは異なる抵抗率を有し、層1
6は層14とは異なった抵抗値を有する。
限り上記と同じ材料、すなわち、アルミニウム、亜鉛、
ニッケル、ニッケル/クロム、ニッケル/クロム/アル
ミニウム/シリコン合金、チタン、バナジウム、クロ
ム、タンタル、鉄、マンガンおよびそれらの合金、酸化
物、窒化物およびケイ化物、さらに電気抵抗率が銅のも
のよりも大きい蒸着可能な金属または合金、酸化物、窒
化物およびケイ化物のいずれかで形成することができ
る。好ましい実施の形態では、第二の層16はタンタル
と酸素の化合物、例えばTa2O5, タンタルと窒素の化合
物、例えばTa2NおよびTaN2, またはクロムとシリコンの
化合物、例えばCrSiで形成される。
電解付着またはこれらの組み合わせなどの工程によって
付着される。層16は電着工程または真空蒸着によって
層14に付着されるのが好ましい。
16および形成される抵抗要素の所望の抵抗値と層16
を形成する材料とに基づいて決まる。この点に関して
は、層16は50Åから2μmの間の厚さとすることが
できる。層16は好ましくは100Åと500Åの間の
厚さとし、より好ましくは100Åと350Åの間の厚
さとすことができる。
箔20を示す。抵抗箔20は抵抗箔10に類似してお
り、類似の要素には類似の符号を付している。抵抗箔2
0は中間層18を銅層12と第一の層14の間に配置し
ている点で抵抗箔10とは異なる。銅箔に「安定化(st
abilizer)」層および/または「タイコート(tiecoa
t)」層を付着させることは当該分野では通常知られて
いる。タイコート層は、限定はされないが例えば、亜
鉛、ニッケル、パラジウム、チタン、タンタル、アルミ
ニウム、鉄、バナジウム、クロム、クロムを基本とする
合金、ニッケルを基本とする合金、またはそれらの組み
合わせなどの金属で通常は構成される。安定化層は、限
定はされないが例えば、亜鉛、ニッケル、パラジウム、
チタン、タンタル、アルミニウム、鉄、バナジウムおよ
びクロムの酸化物、クロム、クロムを基本とする合金、
ニッケルを基本とする合金、またはそれらの組み合わせ
などの酸化物で通常は構成される。ここで使用する用語
「中間層18」は銅層12上に付着される1層以上の安
定化層および/またはタイコート層のことを指す。
中間層18は安定化層であろうとタイコート層であろう
と、スパッタリング、電子ビーム蒸着または加熱蒸着な
どの真空蒸着工程によって、または電着や浸漬やスプレ
ーによって付着される。中間層18は5Åを超える厚さ
を有する。好ましくは、中間層18の厚さは5Åと70
Åの間であり、より好ましくは約10Åと約20Åの間
である。好ましい実施例では、中間層18はクロムまた
はクロム酸化物で構成された安定化層である。
抵抗箔20を使用することに関し、図3に絶縁基板30
に接着した抵抗箔20を示す。これからの詳しい説明で
理解できるように、以下の説明は抵抗箔10を使用した
場合にも適用できる。抵抗箔20は図示しない接着剤を
使用して絶縁基板30に取付け、または積層工程によっ
て絶縁基板30に接着し、絶縁基板30に抵抗箔20を
取付けた状態で硬化させる。箔10や20などの抵抗箔
を付着させる方法は従来知られており、使用する特別な
方法やそれ自体は本発明に限定されるものではない。
16を基板30の面に最も近づけ銅層12を露出させる
姿勢にして絶縁基板30に取付ける。従来知られている
マスクおよびエッチングの工程を使用して、抵抗箔20
の不用の部分をエッチング除去し、図示しない回路パタ
ーンを絶縁基板30の表面に残す。
回路の一部の斜視図である。「X」で示す領域の銅層1
2が、従来知られているマスクおよびエッチング技術に
よって配線40から除去され、銅層12の離れた端部を
接続する第一および第二抵抗材料である第一の層14お
よび第二の層16だけが残る。言い替えれば、領域Xに
おいては配線40である銅層12が分離した状態で銅層
の端部間に抵抗要素が形成される。配線40を流れる電
流はすべて領域Xの第一の層14および第二の層16を
必ず通過することになる。第一の層14は第二の層16
と抵抗値が異なっているので、領域Xにおける抵抗値の
合計は両層14,16の関数となる。
的、図式的に表したものである。図4(a)の抵抗要素
は並列に配置した2つの抵抗器R14、R16に等しく、こ
こで、R14は領域Xの第一の層14の抵抗値、R16は領
域Xの第二の層16の抵抗値である。図4(a)の抵抗
要素の合計抵抗値RTOTALは次式によって定まる。
り、異なる抵抗要素となる。図5(a)に示す実施の形
態では、第一の層14も領域Xにおいて(従来のマスク
およびエッチング技術により)エッチング除去され、領
域Xには第二の層16のみが残る。図5(a)に示す要
素の抵抗値は領域Xにおける第二の層16の抵抗値R16
の関数となる。結果としての抵抗要素は図5(b)に図
式的に示すものと等しくなる。このように図4(b)、
5(b)によると、同一の抵抗箔10から除去する、す
なわち配線40からエッチング除去する層の数を単に変
更するだけで異なる2つの抵抗要素が形成できることが
分かる。
素のさらに別の実施の形態を示す。図6(a)の実施の
形態では抵抗箔10にマスクをして(図6(a)の断面
に示すように)配線を形成するようにエッチングを行
い、そして抵抗要素を形成するべくマスクおよびエッチ
ングした配線には中央領域「X」とこれに隣接する2つ
の領域「Y」をつくる。領域Xには第二の層16のみが
残る。領域Yには第一と第二の両方の層14,16が残
る。
に、領域Yにおける抵抗値は2つの抵抗器R14Y、R16Y
を並列に配置したものに等しく、ここでR14Yは領域Yに
おける第一の層14の抵抗値であり、R16Yは領域Yに
おける第二の層16の抵抗値である。領域Xにおける抵
抗値は領域Xにおける第二の層16の抵抗値であるR16
Xとなる。図6に示す構造の合計抵抗値は各部分の抵抗
値の合計となる。
料、すなわち第一の層14と第二の層16とを有する抵
抗箔10で形成するものであった。図7(a)には3層
の抵抗材料を有する抵抗箔110から形成した抵抗要素
の断面を示す。抵抗箔110は銅層112、第一抵抗材
料である第一の層114、第二抵抗材料である第二の層
115および第三抵抗材料である第三の層116を有す
る。各抵抗材料は異なる抵抗率を有し、それぞれの層1
14,115および116は異なる抵抗値を有する。抵
抗箔110はマスクしてエッチングをし、層116で構
成する中央領域「X」、層115と116で構成する中
間領域「Y」および層114,115と116で構成す
る残りの領域「Z」をつくる。図7(b)に示すよう
に、ここまでに説明した構造と同様に、図7(a)に示
す構造の抵抗値は領域X,YおよびZのそれぞれの抵抗
値の合計となり、領域YおよびZの抵抗値は並列配置し
た層114,115および116のそれぞれの抵抗値に
より決定される。図7(b)には2層よリも多い抵抗層
を有する抵抗箔を形成し、いろいろに異なる抵抗値が作
り出せることを示す。
について述べてきた。これらの実施の形態は説明のため
にのみ記載している。本発明の考え方と範囲の中で数多
くの変更や修正が専門家には実施できるであろう。特許
請求の範囲に記載の発明またはこれと均等物であるかぎ
り、このような修正や変更はすべて含まれることが意図
される。
付着した銅箔を形成して、抵抗材料の側を絶縁基板の方
に向けて絶縁基板に付着させた後、マスクおよびエッチ
ングにより、所定の領域において銅箔のみまたは銅箔と
抵抗金属のうちの1つの層を除去することによって、い
ろいろに異なる抵抗値を有する抵抗箔が容易に作り出せ
る。
大断面図
面図
視図、(b)は図式的、電気的に表した同抵抗要素
図、(b)は図式的、電気的に表した同抵抗要素
に別の種類の抵抗要素の一部断面の側面図、(b)は図
式的、電気的に表した同抵抗要素
抵抗材料を有する抵抗箔で形成する抵抗要素の断面図、
(b)は図式的、電気的に表した同抵抗要素
抵抗要素の斜視図
Claims (26)
- 【請求項1】第一の面と第二の面を有する銅層と、 前記銅層の前記第一の面上に5Åと70Åの間の厚さを
有する中間層と、 前記中間層上に50Åと2μmの間の厚さを有する第一
抵抗金属である第一の層と、 前記第一抵抗金属である第一の層上に50Åと2μmの
間の厚さを有する第二抵抗金属である第二の層であっ
て、前記第一抵抗金属と抵抗値の異なる前記第二抵抗金
属である第二の層と、から構成された抵抗箔。 - 【請求項2】前記第一抵抗金属は、アルミニウム、亜
鉛、ニッケル、ニッケル/クロム、ニッケル/クロム/
アルミニウム/シリコン合金、チタン、バナジウム、ク
ロム、タンタル、鉄、マンガンおよびそれらの合金、酸
化物、窒化物およびケイ化物からなる群から選択され
た、請求項1記載の抵抗箔。 - 【請求項3】前記第二抵抗金属は、アルミニウム、亜
鉛、ニッケル、ニッケル/クロム、ニッケル/クロム/
アルミニウム/シリコン合金、チタン、バナジウム、ク
ロム、タンタル、鉄、マンガンおよびそれらの合金、酸
化物、窒化物およびケイ化物からなる群から選択され
た、請求項2記載の抵抗箔。 - 【請求項4】前記第一抵抗金属は前記第二抵抗金属と異
なる、請求項3記載の抵抗箔。 - 【請求項5】前記第一抵抗金属はニッケル/クロム/ア
ルミニウム/シリコン合金である、請求項4記載の抵抗
箔。 - 【請求項6】前記第二抵抗金属はタンタル酸化物であ
る、請求項5記載の抵抗箔。 - 【請求項7】前記中間層は、亜鉛、ニッケル、パラジウ
ム、チタン、タンタル、アルミニウム、鉄、バナジウ
ム、クロム、クロムを基本とする合金およびニッケルを
基本とする合金、およびそれらの組み合わせからなる群
から選択された1つの材料で構成された少なくとも1層
のタイコート層で構成された、請求項1記載の抵抗箔。 - 【請求項8】前記中間層は、亜鉛、ニッケル、パラジウ
ム、チタン、タンタル、アルミニウム、鉄、バナジウ
ム、クロム、クロムを基本とする合金およびニッケルを
基本とする合金、およびそれらの組み合わせからなる群
から選択された1つの金属酸化物で構成された少なくと
も1層の安定化層で構成された、請求項1記載の抵抗
箔。 - 【請求項9】前記第一抵抗金属は前記第二抵抗金属と異
なる、請求項7または8に記載の抵抗箔。 - 【請求項10】前記第一抵抗金属はニッケル/クロム/
アルミニウム/シリコン合金である、請求項9記載の抵
抗箔。 - 【請求項11】前記第二抵抗金属はタンタル酸化物であ
る、請求項10記載の抵抗箔。 - 【請求項12】前記第一抵抗金属および前記第二抵抗金
属はそれぞれ100Åおよび500Åの間の厚さを有す
る、請求項7または8に記載の抵抗箔。 - 【請求項13】第一の面と第二の面を有する銅層と、 前記銅層上に50Åおよび2μmの間の厚さを有する第
一抵抗金属である第一の層と、 前記第一抵抗金属である前記第一の層上に50Åおよび
2μmの間の厚さを有する第二抵抗金属である第二の層
であって、前記第一抵抗金属と抵抗値の異なる前記第二
抵抗金属である第二の層と、から構成された抵抗箔。 - 【請求項14】前記第一抵抗金属は、アルミニウム、亜
鉛、ニッケル、ニッケル/クロム、ニッケル/クロム/
アルミニウム/シリコン合金、チタン、バナジウム、ク
ロム、タンタル、鉄、マンガンおよびそれらの合金、酸
化物、窒化物およびケイ化物からなる群から選択され
た、請求項13記載の抵抗箔。 - 【請求項15】前記第二抵抗金属は、アルミニウム、亜
鉛、ニッケル、ニッケル/クロム、ニッケル/クロム/
アルミニウム/シリコン合金、チタン、バナジウム、ク
ロム、タンタル、鉄、マンガンおよびそれらの合金、酸
化物、窒化物およびケイ化物からなる群から選択され
た、請求項14記載の抵抗箔。 - 【請求項16】前記第一抵抗金属は前記第二抵抗金属と
異なる、請求項15記載の抵抗箔。 - 【請求項17】前記第一抵抗金属はニッケル/クロム/
アルミニウム/シリコン合金である、請求項16記載の
抵抗箔。 - 【請求項18】前記第二抵抗金属はタンタル酸化物であ
る、請求項17記載の抵抗箔。 - 【請求項19】第一の面と第二の面を有する銅層と、 前記銅層上に第一抵抗材料である第一の層と、 前記第一抵抗材料である前記第一の層上の第二抵抗材料
である第二の層であって、前記第一抵抗材料と抵抗値の
異なる前記第二抵抗材料である第二の層と、から構成さ
れた抵抗箔。 - 【請求項20】前記第一抵抗材料は、アルミニウム、亜
鉛、ニッケル、ニッケル/クロム、ニッケル/クロム/
アルミニウム/シリコン合金、チタン、バナジウム、ク
ロム、タンタル、鉄、マンガンおよびそれらの合金、酸
化物、窒化物およびケイ化物からなる群から選択され
た、請求項19記載の抵抗箔。 - 【請求項21】前記第二抵抗材料は、アルミニウム、亜
鉛、ニッケル、ニッケル/クロム、ニッケル/クロム/
アルミニウム/シリコン合金、チタン、バナジウム、ク
ロム、タンタル、鉄、マンガンおよびそれらの合金、酸
化物、窒化物およびケイ化物からなる群から選択され
た、請求項20記載の抵抗箔。 - 【請求項22】前記第一抵抗材料は前記第二抵抗材料と
異なる、請求項21記載の抵抗箔。 - 【請求項23】前記第一抵抗材料はニッケル/クロム/
アルミニウム/シリコン合金である、請求項22記載の
抵抗箔。 - 【請求項24】前記第二抵抗材料はタンタル酸化物であ
る、請求項23記載の抵抗箔。 - 【請求項25】前記銅層と前記第一抵抗材料の間にさら
にタイコート層を構成する、請求項19記載の抵抗箔。 - 【請求項26】前記タイコート層は、ニッケル、パラジ
ウム、チタン、タンタル、アルミニウム、鉄、バナジウ
ム、クロム、クロムを基本とする合金およびニッケルを
基本とする合金からなる群から選択された金属である、
請求項25記載の抵抗箔。
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