JP2003059703A

JP2003059703A - 抵抗器

Info

Publication number: JP2003059703A
Application number: JP2002141670A
Authority: JP
Inventors: John Schemenaur; ジョン・シェムノール; David D Senk; デービッド・ディー・センク
Original assignee: Shipley Co LLC
Current assignee: Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-02-28
Also published as: CN1387198A; KR20020088374A; US20030016118A1; EP1261241A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】プリント基板上にマウントされた、構成要素と
しての抵抗器の、基板上、又は基板の層内の相互接続を
適切に行い、他の表面デバイスを含む部品の実装密度
を、あげる方法を提供する。【解決手段】本発明によって、複数の層または抵抗物質
を含み、抵抗物質の各層が異なるシート抵抗率を有しす
る抵抗物質部分を有する抵抗器が提供される。又、この
ような抵抗器の使用によって、プリント配線板の製造に
おける埋め込まれた抵抗器を提供し電子部品の高密度実
装をはかる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、概して、抵抗物質の分野に関す
る。特に、本発明は、電子デバイスにおける埋め込まれ
た抵抗器として使用するのに適した抵抗物質の分野に関
する。プリント回路板は、典型的に、一般的に表面にマ
ウントされた多数の電子デバイス、および各プリント回
路板内で活性層の形態で存在することができる追加の構
成要素を含む。そのようなプリント回路板におけるデバ
イスおよび構成要素への要求は、従来の電子的なデザイ
ンの拘束を受ける。特に、そのようなプリント回路板上
での、表面にマウントされたデバイスおよび他の構成要
素の多くは、その所望の機能を達成するために、一般
に、個々の抵抗器との結合を必要とする。

【０００２】先行技術におけるこの問題に対する最も一
般的な解決策は、プリント回路板上に、追加的に、表面
にマウントされた構成要素としての、個々の抵抗器の使
用にある。プリント回路板のデザインは、抵抗器を適切
に相互接続するために、スルーホールの提供をさらに要
求する。これについては、抵抗器は、表面デバイスまた
は構成要素、もしくはプリント回路板上または内に形成
される活性構成要素または層の任意の組み合わせの間で
相互接続されることができる。結果として、プリント回
路板の複雑さは増大し、同時に、他のデバイスのため
の、プリント回路板の利用可能な表面積は減少するか、
または抵抗器を含む必要な表面デバイスおよび構成要素
を収容するために、プリント回路板の全体的なサイズが
増大する。

【０００３】これに対する１つの解決策は、他の使用の
ために、プリント回路板の表面部分フリーにしつつ、上
述のような表面にマウントされた抵抗器を置き換えるた
めに、好ましくはプリント回路板の内層上に形成され
る、平坦な抵抗器の使用である。例えば、米国特許第４
８０８９６７号（Ｒｉｃｅｅｔａｌ．）は、支持
層、該支持層に付着した電気抵抗物質の層、および該電
気抵抗層に付着した導電層を有するプリント回路板を開
示する。そのような平坦な抵抗器は、特定の用途におい
て、分かれている、表面にマウントされた抵抗器を超え
る利点を提供するが、それらは、いまだに、結果とし
て、プリント回路板上での複雑さおよび空間要求の増大
を生じさせる。例えば、平坦な抵抗器がプリント回路板
の表面層上に形成される場合には、もちろん、該抵抗器
の上に活性表面デバイスを配置することが可能である。
しかし、平坦な抵抗器によって占められた、プリント回
路板のその表面部分は、平坦な抵抗器それ自体専用とさ
れなければならない。よって、該板のその部分はマウン
ティングパッド、スルーホールなどに利用できない。

【０００４】このボードスペース問題を解決するアプロ
ーチの１つは、スルーホール周囲のスペースを利用する
ことである。例えば、米国特許第５３４７２５８号（Ｈ
ｏｗａｒｄｅｔａｌ．）は、抵抗体素子のための簡
素化されたデザインを開示し、そこでは、表面デバイス
または構成要素を、プリント回路板上または内の導電層
と相互接続するために、プリント回路板に存在するスル
ーホールを組み合わせた抵抗体素子を形成することによ
り、プリント回路板での表面要求を低減させる。開示さ
れる抵抗器は環状のデザインであり、環の中心がスルー
ホールである。特定の従来の平坦な抵抗器についての問
題は、第１の方向で測定される抵抗が、該第１の方向に
対して直交する第２の方向において測定される抵抗とわ
ずかに異なる場合があることである。プリント配線板を
はじめとする電子デバイスの製造において、注意が払わ
れない場合には、そのような平坦な抵抗器は誤った向き
で使用される場合がある。そのような場合には、実際の
抵抗率は所望のものと異なる場合があり、よって、プリ
ント配線板の性能に悪影響を及ぼす場合がある。

【０００５】プリント配線板の製造において、埋め込ま
れた抵抗器の技術を採用するための問題の１つは、その
ような抵抗器の技術が、それが提供することができる値
の範囲に限定されることである。非常に曲がりくねった
パターンが使用されない場合には、埋め込まれた抵抗物
質の単一層は、約３桁の値、例えば、５０オーム〜５０
００オームに限定される。この範囲を超える値に適応す
るために、プリント配線板の表面上に、不連続の抵抗器
を配置しなければならないが、これは抵抗器をボード内
に埋め込むことからの利益のいくつかを打ち消し、また
は別法では、より高い抵抗物質の第２のシートを使用し
なければならないが、これは物質の、より高いコストと
いう不利益をもたらす。よって、埋め込まれた抵抗器の
方向に応じた抵抗率を有する抵抗物質の必要性が存在し
ている。

【０００６】ボードの単一層（または平面）内に２つの
異なるシート抵抗率を有するプリント配線板が調製され
ることができることが驚くべきことに見出された。特
に、多層抵抗器が調製されることができることが驚くべ
きことに見出された。１態様においては、本発明は、誘
電物質内に埋め込まれた抵抗器を含むプリント配線板で
あって、該抵抗器が第１の抵抗物質および第２の抵抗物
質を含む抵抗物質部分を含む、前記プリント配線板を提
供する。典型的には、抵抗物質部分は、第１および第２
の抵抗物質の各層を含む。他の態様においては、本発明
は、有機誘電物質内に抵抗器を埋め込む工程を含むプリ
ント配線板を製造する方法であって、該抵抗器が第１の
抵抗物質および第２の抵抗物質を含む抵抗物質部分を含
む前記方法を提供する。さらなる態様においては、本発
明は、第１の抵抗物質および第２の抵抗物質を含む抵抗
物質部分、並びに一対の電極を含み、各電極が該抵抗物
質部分の相対する端部（ｏｐｐｏｓｉｔｅｅｎｄｓ）
に配置される抵抗器を提供する。さらに他の態様におい
ては、本発明は、上述の、抵抗器および／またはプリン
ト配線板を含む電子デバイスを提供する。

【０００７】図１は、本発明の多層抵抗器を製造する一
方法を示す。

【０００８】本明細書を通じて使用されるものとして、
文章中で他に明示されない限りは、次の略語は次の意味
を有する：℃＝摂氏度；°Ｆ＝華氏度；ｎｍ＝ナノメー
トル；μｍ＝ミクロン＝マイクロメートル；Å＝オング
ストローム；Ω＝オーム；Ω／□＝オームパースクエ
ア；Ｍ＝モル；ｗｔ％＝重量パーセント；およびミル＝
０．００１インチ。用語「プリント配線板」および「プ
リント回路板」は、本明細書を通じて、交換可能に使用
される。他に示されない限りは、全ての量は重量パーセ
ントであり、全ての量は重量比である。全ての数値範囲
は境界値を含み、そのような数値範囲が合計１００％に
されることが明らかな場合を除き、任意に組み合わせ可
能である。

【０００９】本発明は、２以上の抵抗物質を含む抵抗物
質部分および一対の電極を有し、各電極が該抵抗物質の
相対する端部に配置される抵抗器を提供する。本発明の
抵抗器の抵抗物質部分は、少なくとも、第１の抵抗物質
の層および第２の抵抗物質の層を提供することによって
調製される。３、４、５またはそれ以上の層をはじめと
する、抵抗物質の追加の層が使用されることができる。
層の具体的な数は、望まれる抵抗器のデザイン特性によ
って決定される。例えば、２つの可能な異なる抵抗率を
有する抵抗器を提供するために、２層の抵抗物質が必要
とされ、３つの可能な異なる抵抗率を有する抵抗器を提
供するために、３層の抵抗物質が必要とされるなどであ
る。

【００１０】本抵抗器の１つの特徴は、抵抗物質部分に
おける抵抗物質の各層が、他の抵抗物質層と異なるシー
ト抵抗率を有することである。シート抵抗率における特
定の違いは必要とされない。異なる抵抗物質層のシート
抵抗率は非常に異なっていなくても良いし、または１０
Ω／□程度までもしくはそれより大きく異なっているこ
とができる。第１と第２の抵抗物質層の間のシート抵抗
率における特に好適な違いは、２５Ω／□、５０Ω／
□、１００Ω／□、２５０Ω／□、５００Ω／□または
それより大きいものである。他の態様においては、第１
と第２の抵抗物質層間のシート抵抗率においては、１
０、２０、２５もしくは５０倍、またはそれより大きい
違いが存在している。

【００１１】広範囲の抵抗物質が本発明における使用に
適し、該抵抗物質としては、導電物質および少量の高抵
抗（誘電）物質の混合物が挙げられるがこれらに限定さ
れるものではない。非常に少量、例えば、約０．１重量
％〜約２０重量％の高抵抗物質は、導電物質の導電性を
非常に低減させる。例えば、白金は優れた導電体である
が、０．１〜約５重量％のシリカと共に堆積される場合
には、抵抗器として役立ち、その抵抗率は共に堆積され
たシリカのレベルと相関関係がある。任意の導電物質が
好適であり、例えば、白金、イリジウム、ルテニウム、
ニッケル、銅、銀、金、インジウム、スズ、鉄、モリブ
デン、コバルト、鉛、パラジウムなどが挙げられるがこ
れらに限定されるものではない。好適な誘電体として
は、シリカ、アルミナ、クロミア、チタニア、セリア、
酸化亜鉛、ジルコニア、ホスホラスオキシド、酸化ビス
マス、一般的な希土類金属の酸化物をはじめとする金属
酸化物またはメタロイド酸化物、ホスホラス並びにこれ
らの混合物が挙げられるがこれらに限定されるものでは
ない。

【００１２】好ましい電気抵抗物質は、ニッケルベース
または白金ベース、すなわち、主要な物質が、それぞれ
ニッケルまたは白金である物質である。好適な、好まし
い抵抗物質としては、ニッケル−ホスホラス、ニッケル
−クロム、ニッケル−ホスホラス−タングステン、セラ
ミックス、導電ポリマー、導電インク、白金−イリジウ
ム、白金−ルテニウムおよび白金−イリジウム−ルテニ
ウムをはじめとする白金ベース物質が挙げられる。好ま
しい白金ベース物質は、白金を１００％として計算し
て、約１０〜７０モル％のイリジウム、ルテニウムまた
はこれらの混合物を含み、好ましくは、２モル％〜５０
モル％である。ルテニウムが単独で使用される（イリジ
ウムを含まない）場合には、白金を１００％として計算
して、約２〜約１０モル％で使用されるのが好ましい。
イリジウムが単独で使用される（ルテニウムを含まな
い）場合には、白金を１００％として計算して、約２０
〜約７０モル％で使用されるのが好ましい。本発明の抵
抗物質においては、イリジウム、ルテニウムまたはこれ
らの混合物が、元素の形態および酸化物の形態の両方で
存在する。典型的には、イリジウム、ルテニウムまたは
これらの混合物は、元素金属約５０〜約９０モル％、お
よびイリジウム、ルテニウムまたはこれらの混合物の酸
化物約１０〜約５０モル％である。

【００１３】各抵抗物質層の厚さは広範囲にわたって変
化することができる。好ましくは、抵抗物質の各層は１
ミルまでの厚さを有する。埋め込まれた抵抗器において
使用するために、抵抗物質の各層は典型的には少なくと
も約４０Åの厚さである。概して、各抵抗物質層の厚さ
は４０〜１０００００Å（１０ミクロン）であり、好ま
しくは、４０〜５００００Åであり、より好ましくは、
１００〜２００００Åである。第１の抵抗物質層はセル
フサポーティング（ｓｅｌｆ−ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ）
であることができるが、典型的には、非常に薄くセルフ
サポーティングではなく、セルフサポーティングな基体
上に堆積されなければならない。抵抗物質は、典型的に
は、金属ホイルをはじめとする導電物質基体上に堆積さ
れることにより支持される。他の好適な導電物質は当業
者に公知である。好適な金属ホイルとしては、銅ホイ
ル、ニッケルホイル、銀ホイル、金ホイルなど、および
これらの合金が挙げられるがこれらに限定されるもので
はない。本発明における使用に適する導電金属ホイル
は、０．０００２〜０．０２インチの範囲の表示厚さを
有する。金属ホイルの厚さはしばしば重量で表される。
例えば、好適な銅ホイルは、平方フィートあたり０．１
２５〜１４オンスの重量を有し、より好ましくは、平方
フィートあたり０．２５〜６オンス、さらにより好まし
くは、平方フィートあたり０．５〜５オンスである。特
に好適な銅ホイルは、平方フィートあたり３〜５オンス
の重量を有するものである。好適な導電金属ホイルは、
従来の電着技術を使用して調製されることができ、Ｏａ
ｋ−ＭｉｔｓｕｉまたはＧｏｕｌｄＥｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃｓをはじめとする種々のソースから入手可能であ
る。

【００１４】導電物質基体はバリア層をさらに含むこと
ができる。そのようなバリア層は、導電物質の第１の面
上、すなわち、抵抗物質に最も近い面上、導電層の第２
の面上または導電層の両方の面上に存在することができ
る。バリア層は当業者に公知である。好適なバリア層と
しては、亜鉛、インジウム、スズ、ニッケル、コバル
ト、クロム、黄銅、青銅などが挙げられるがこれらに限
定されるものではない。そのようなバリア層は電解的
に、無電解的に、浸漬めっきにより、スパッタリングに
より、化学蒸着、燃焼（ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）化学蒸
着、制御雰囲気（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄａｔｍｏｓｐ
ｈｅｒｅ）化学蒸着などにより堆積されることができ
る。好ましくは、そのようなバリア層は電解的に、無電
解的に、または浸漬めっきにより堆積される。１態様に
おいては、導電層が銅ホイルの場合には、バリア層が使
用されるのが好ましい。保護バリア層の適用に続いて、
酸化クロムの保護層がバリア層または導電物質上に、化
学的に堆積されることができる。最終的に、付着性をさ
らに向上させるために、シランが、導電物質／バリア層
／任意の酸化クロム層の表面に適用されることができ
る。好適なシランとしては、米国特許第５８８５４３６
号（Ａｍｅｅｎｅｔａｌ．）に開示されるものが挙
げられる。

【００１５】抵抗物質の各層は、ゾル−ゲル堆積、スパ
ッタリング、化学蒸着、燃焼化学蒸着（ＣＣＶＤ）、制
御雰囲気燃焼化学蒸着（ＣＡＣＣＶＤ）、スピンコーテ
ィング、ローターコーティング、シルクスクリーニン
グ、電気めっき、無電解めっきなどの種々の手段によっ
て堆積されることができる。抵抗物質の第１の層は、セ
ルフサポーティングでない場合には、基体上に堆積され
る。抵抗物質の第２の層は第１の抵抗物質層上に堆積さ
れる。次いで、任意に、その次の抵抗物質の層が堆積さ
れる。例えば、ニッケル−ホスホラス抵抗物質は電解め
っきによって堆積されることができる。例えば、国際特
許出願公開ＷＯ８９／０２２１２号参照。１態様におい
ては、第１の物質がＣＣＶＤおよび／またはＣＡＣＣＶ
Ｄによって堆積される。ＣＣＶＤおよび／またはＣＡＣ
ＣＶＤによる抵抗物質の堆積は当業者に公知である。例
えば、そのようなプロセスおよび使用される装置の記載
については、米国特許第６２０８２３４号（Ｈｕｎｔ
ｅｔａｌ．）参照。ＣＣＶＤは、埋め込まれたコンデ
ンサーおよび抵抗器の誘電層として役立つことができ
る、非常に薄く、均一な層を堆積することができるとい
う利点を有する。該物質は所望の厚さに堆積されること
ができるが、ＣＣＶＤによって抵抗物質層を形成するた
めの厚さはめったに５００００Å（５ミクロン）を超え
ない。一般的には、膜厚さは１００〜１００００Åの範
囲であり、より一般的には、３００〜５０００Åの範囲
である。層がより薄くなると、抵抗率がより高く、より
少ない物質量となるので、例えば、白金が使用される場
合には、非常に薄い膜を堆積する能力がＣＣＶＤプロセ
スの有利な特徴である。コーティングの薄さは、ディス
クリート抵抗器が形成されるプロセスにおける、素早い
エッチングも容易にする。

【００１６】貴金属は導電物質であるが、比較的少量
の、シリカまたはアルミナをはじめとする酸化物と共に
貴金属を堆積する場合には、堆積された金属は高度に抵
抗性となることが見出された。よって、少量、例えば、
０．１％〜５％の酸化物を含む、白金をはじめとする金
属は、プリント回路板における抵抗器として役立つこと
ができる。導電金属および少量の誘電物質の混合物であ
る抵抗物質については、抵抗物質がＣＣＶＤまたはＣＡ
ＣＣＶＤによって堆積されるべきものである場合には、
金属は、酸素含有系からゼロ価の金属として堆積される
ことができなければならない。フレームを使用するゼロ
価の状態における堆積についての基準は、金属が、堆積
温度での二酸化炭素または水の酸化電位の下位のものよ
りも低い酸化電位を有しなければならないことである
（室温においては、水はより低い酸化電位を有し；他の
温度においては、二酸化炭素はより低い酸化電位を有す
る）。ＣＣＶＤによって容易に堆積されることができる
ゼロ価の金属は、銀にほぼ等しいか、またはそれより低
い酸化電位を有するものである。よって、銀、金、白金
およびイリジウムが、ストレート（ｓｔｒａｉｇｈｔ）
ＣＣＶＤによって堆積されることができる。幾分、より
高い酸化電位を有するゼロ価の金属は、より還元雰囲気
を提供するＣＡＣＣＶＤによって堆積されることができ
る。ニッケル、銅、インジウム、パラジウム、スズ、
鉄、モリブデン、コバルトおよび鉛がＣＡＣＣＶＤによ
って最も良く堆積される。本明細書において、金属と
は、このようなゼロ価の金属の混合物である合金も含
む。シリコン、アルミニウム、クロム、チタン、セリウ
ム、亜鉛、ジルコニウム、マグネシウム、ビスマス、希
土類金属およびホスホラスのそれぞれは比較的高い酸化
電位を有するので、上述の金属のいずれかが、誘電ドー
パントの好適な前駆体と共に堆積される場合に、該金属
はゼロ価の状態で堆積し、ドーパントは酸化物として堆
積する。よって、フレームが使用されない場合でさえ、
誘電体は、所望の２相を形成するために、より高い酸
化、リン化、炭化、窒化またはホウ化電位を必要とす
る。

【００１７】より酸素反応性の金属および金属の合金の
ために、ＣＡＣＣＶＤが好まれるプロセスである場合が
ある。金属がゼロ価の金属としてストレートＣＣＶＤに
よって堆積されることができるとしても、その上に堆積
が行われる基体物質が酸化にかけられる場合には、制御
雰囲気を提供すること、すなわちＣＡＣＣＶＤが望まし
い場合がある。例えば、銅およびニッケル基体は容易に
酸化され、これらの基体上にＣＡＣＣＶＤによって堆積
することが望まれる場合がある。

【００１８】ＣＣＶＤによって、薄層として基体上に堆
積されることができる他のタイプの抵抗物質は「導電酸
化物」である。特に、Ｂｉ_２Ｒｕ_２Ｏ_７およびＳｒＲｕ
Ｏ_３はＣＣＶＤによって堆積されることができる導電酸
化物である。これらの物質は「導電性」であるが、その
導電率は、非晶質状態で堆積される場合に比較的低く；
よって、そのような混合酸化物の薄層は、ディスクリー
ト抵抗器を形成するのに使用されることができる。導電
金属のように、そのような「導電酸化物」は、金属また
はメタロイド酸化物をはじめとする誘電物質でドープさ
れることができ、その抵抗率を増大させる。そのような
混合酸化物は非晶質層として、または結晶質層として堆
積されることができ、非晶質層は低い堆積温度で堆積す
る傾向があり、結晶質層はより高い堆積温度で堆積する
傾向がある。抵抗器としての使用のために、非晶質層
は、結晶質物質よりも、より高い抵抗率を有するので、
概して好ましい。よって、これらの物質は、その正常な
結晶質状態で「導電酸化物」として分類されるが、非晶
質酸化物は、アンドープ（ｕｎ−ｄｏｐｅｄ）の形態で
さえ、良好な抵抗率を生じさせることができる。特定の
場合には、低い抵抗率、１〜１００Ωの抵抗器を形成す
ることが望まれる場合があり、白金、金、銀、銅または
鉄をはじめとする導電増強（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ−ｅ
ｎｈａｎｃｉｎｇ）ドーパントが加えられることができ
る。例えば、金属またはメタロイド酸化物をはじめとす
る誘電物質でドープされ、導電酸化物の抵抗率を増大さ
せるか、または導電増強物質でドープされ、導電酸化物
の抵抗率を低減させる場合には、そのような均質に混合
された誘電または導電増強物質は、概して、抵抗物質の
０．１重量％〜２０重量％のレベルであり、好ましく
は、少なくとも０．５重量％である。

【００１９】電気的に導電性であるが、本発明の抵抗器
を形成するのに充分な抵抗率を有する、種々の他の「導
電物質」が存在する。例えば、イットリウムバリウム銅
酸化物およびＬａ_１−ＸＳｒ_ＸＣｏＯ_３、０≦Ｘ≦１、
例えばＸ＝０．５が挙げられる。概して、臨界温度未満
で超伝導特性を有する混合酸化物が、そのような臨界温
度より高い温度で電気抵抗物質として役立つことができ
る。そのような種々の種々の抵抗物質の堆積は、上述し
たものから選択される前駆体を適切に選択すれば可能で
ある。

【００２０】ＣＣＶＤまたはＣＡＣＣＶＤプロセスを用
いて、金属／酸化物抵抗物質膜を生じさせるために、金
属のための前駆体、および金属またはメタロイド酸化物
のための前駆体の両方を含む前駆体溶液が提供される。
例えば、白金／シリカ膜を生じさせるために、堆積物溶
液は、白金（ＩＩ）−アセチルアセトネートまたはジフ
ェニル−（１，５−シクロオクタジエン）白金（ＩＩ）
〔Ｐｔ（ＣＯＤ）〕をはじめとする白金前駆体、および
テトラエトキシシランをはじめとするケイ素含有前駆体
を含む。イリジウムおよびルテニウムのための好適な前
駆体としては、トリス（ノルボルナジエン）イリジウム
（ＩＩＩ）アセチルアセトネート（ＩｒＮＢＤ）、およ
びビス（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム（Ｉ
Ｉ）が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
前駆体は、概して、金属と増強物質との比率に従って混
合され、堆積される物質の抵抗率を低減させ、少量の、
例えば、堆積されるドープされる導電金属酸化物の０．
１〜２０重量％、好ましくは、少なくとも約０．５重量
％の金属酸化物またはメトロイド酸化物を生じさせるた
めに、追加の前駆体が提供される。前駆体は、典型的に
は、トルエンをはじめとする単一の溶媒系またはトルエ
ン／プロパンに、約０．１５重量％〜約１．５重量％の
濃度（白金、イリジウム、および／またはルテニウム前
駆体の総量）で、共に溶解される。次いで、この溶液
は、典型的には、アトマイザーに通され、前駆体溶液を
微細なエアロゾルに分散し、該エアロゾルは酸化剤、特
に酸素の存在下で燃焼され、白金およびイリジウム、ル
テニウムまたはこれらの混合物のゼロ価の金属および酸
化物を生じさせる。米国特許第６２０８２３４Ｂ１号
（Ｈｕｎｔｅｔａｌ．）参照、該文献のＣＣＶＤプ
ロセスのより完全な記載は、本明細書の一部として参照
される。

【００２１】広範囲の物質が、第１の抵抗物質上におけ
る第２の抵抗物質層として形成されるのに好適である。
そのような第２の抵抗物質層のための唯一の要求は、第
１の物質と異なっており、また第１の抵抗物質層のシー
ト抵抗率と異なるシート抵抗率を有することである。第
１の抵抗物質層として好適な、上述の任意の抵抗物質
が、第２の物質としての使用にも好適である。２以上の
抵抗物質、特に２以上の抵抗物質の層を有する本発明の
構造物は、抵抗器、特にプリント配線板の製造において
有用な、薄膜、埋込可能な抵抗器の製造に適する。薄膜
抵抗器は、典型的には、４μｍ以下、好ましくは、２μ
ｍ以下、より好ましくは、１μｍ以下、さらにより好ま
しくは、０．５μｍ以下の抵抗物質部分の総厚を有す
る。

【００２２】抵抗器は、典型的には、一対の電極を含
み、各電極は抵抗物質部分の相対する端部に配置され
る。そのような電極は、抵抗物質上に直接に形成するこ
とにより、または下層の導電基体から直接に形成される
ことをはじめとする、種々の方法で提供されることがで
きる。例として、電極を支持する抵抗物質の領域は、電
極がこれらの触媒化される領域だけに堆積され、形成さ
れ、または付着されように触媒化されることができる。
別法では、電極を支持しない領域は、例えば、レジスト
によってマスクされ、マスクされていない領域上に電極
が堆積されもしくは形成され、またはそうでなければマ
スクされていない領域上に付着されることができる。好
適な電極は、導電ポリマーまたは金属をはじめとする任
意の導電物質によって形成されることができる。例え
ば、金属としては、銅、金、銀、ニッケル、錫、白金、
鉛、アルミニウムおよび混合物、並びにこれらの合金が
挙げられるがこれらに限定されるものではない。このよ
うな金属の「混合物」とは、合金でない金属混合物、お
よび多層電極におけるような、個々の金属の２以上の層
が挙げられる。多層電極の例としては、銅の上に、銀の
層またはニッケルの層を有し、続いて金の層を有する銅
が挙げられる。そのような電極は、典型的には、導電金
属の堆積により形成される。好適な堆積法としては、無
電解めっき、電解めっき、化学蒸着、ＣＣＶＤ、ＣＡＣ
ＣＶＤ、スクリーンプリンティング、インクジェットプ
リンティング、ローラーコーティングなどが挙げられる
が、これらに限定されるものではない。導電ペーストが
使用され電極を形成する場合には、スクリーンプリンテ
ィング、インクジェットプリンティング、ローラーコー
ティングなどにより適用されるのが好ましい。

【００２３】上述のように、第１の抵抗物質がセルフサ
ポーティングでない場合には、典型的には、基体に適用
される。導電基体が一対の電極を形成するのに使用され
ることができるので、導電基体は、引き続いて抵抗器、
特に薄膜抵抗器を形成するのに特に好適である。これ
は、概して、電極形成は、概して、抵抗物質の層の上に
レジストパターンを形成するために使用されるフォトレ
ジストを用い、さらにレジストによって覆われていない
領域の抵抗物質を除去するのに適切なエッチング剤を用
いて達成される。金属／酸化物抵抗物質層のために、選
ばれるエッチング剤は抵抗物質の金属成分のためのエッ
チング剤である。典型的には、そのようなエッチング剤
は、酸またはルイス酸、例えば、銅のためには、ＦｅＣ
ｌ_３またはＣｕＣｌ_２である。硝酸および他の無機酸
（例えば、硫酸、塩酸およびリン酸）が、ニッケル、堆
積されることができる種々の他の金属、および導電酸化
物をエッチングするのに使用されることができる。

【００２４】貴金属は、その非反応性により、エッチン
グするのが困難である。プリント回路板の処理におい
て、王水は金属、特に貴金属に好適なエッチング剤であ
る。王水は２種の公知の酸：３部の濃（１２Ｍ）塩酸
（ＨＣｌ）および１部の濃（１６Ｍ）硝酸ＨＮＯ_３から
製造される。よって、塩酸：硝酸のモル比は９：４であ
るが、この比率からのわずかな変更、すなわち、６：４
〜１２：４の変更が、本発明に従ったエッチングの目的
のために可能である。その腐蝕特性および限定された貯
蔵期間のために、王水は市販されておらず、使用前に調
製されなければならない。その腐食性を低減させるため
に、王水は水で、水：王水の比率として約３：１まで希
釈されることができる。これに対して、白金をはじめと
する貴金属は、銅をエッチングするのに好適な、ＦｅＣ
ｌ_３またはＣｕＣｌ_２をはじめとする多くの物質によっ
てエッチングされず、それにより、本発明の抵抗器を形
成する場合に種々の選択的なエッチングオプションを可
能にする。エッチングの速度は、王水の強度および温度
を含む、いくつかの要因に依存する。典型的には、王水
エッチングは、５５〜６０℃の温度で行われるが、これ
は用途に応じて変更することができる。

【００２５】例として、回路形成プロセスは、例えば、
電気めっき、ＣＣＶＤまたはＣＡＣＣＶＤによって電気
抵抗物質が堆積される、銅ホイルをはじめとする導電ホ
イルから始まる。次いで、第２の電気抵抗物質層が、第
１の抵抗物質層上に、上述の任意の方法によって形成さ
れ、多層抵抗物質を形成する。１態様においては、フォ
トレジスト層が両面、すなわち、抵抗物質部分および導
電ホイルにアプライされる。抵抗物質部分を覆うフォト
レジストが、パターン付けされた化学線で露光され、同
時に導電ホイルを覆うフォトレジストが化学線でブラン
ケット露光（ｂｌａｎｋｅｔ−ｅｘｐｏｓｅｄ）され
る。次いで、フォトレジストは現像され、抵抗物質層を
覆う、パターン付けされたフォトレジスト層、および導
電ホイルを保護するブランケット露光されたフォトレジ
スト層を有する構造を生じさせる。次いで、抵抗物質層
は、フォトレジストが除去されている領域において、選
択的にエッチングされる。その後、残存するフォトレジ
ストがストリップされる。

【００２６】これに続いて、ポリイミドまたはガラス含
有エポキシプリプレグをはじめとする有機ラミネートが
抵抗物質面に適用される。該ラミネートは、その時点で
パターン付けされている抵抗物質層をさらなる処理から
保護し、続いて、導電ホイルの部分が抵抗物質層の他方
の面から取り外されるときに、抵抗物質層のパッチを支
持する。次に、フォトレジスト層は導電ホイルに適用さ
れる。これは、パターン付けされた化学線で画像形成さ
れ、現像される。これに続いて、導電ホイルは、導電ホ
イルを選択的にエッチングするが、抵抗物質層をエッチ
ングしないエッチング剤でエッチングされる。フォトレ
ジストのストリッピングは、その後に、エポキシ、ガラ
ス含有物、ポリイミドが挙げられるがこれに限定される
ものではない、Ｂ−ステージの誘電物質をはじめとす
る、有機誘電物質中に埋め込まれることができる抵抗器
を残す。

【００２７】このプロセスのバリエーションとして、エ
ッチング剤が電気抵抗物質層を選択的にエッチングする
が、導電ホイルをエッチングしないかまたは部分的にの
みエッチングするのに使用される場合には、導電ホイル
上のレジスト層の使用は必要ではないことに注意される
べきである。別の態様においては、抵抗器は、回路形成
前に、有機誘電物質に積層されるか、または他の方法に
より有機誘電物質に接着される。そのようなプロセスが
図１に示される。

【００２８】図１によると、ニッケル−ホスホラス層を
はじめとする第１の抵抗物質層１０が、導電ホイル５上
に電気めっきによるなどして堆積される。そのような導
電ホイル５は、典型的には、銅である。次いで、第２の
抵抗物質層１５が、第１の抵抗物質層１０上に堆積され
る。代表的な第２の抵抗物質層１５は、白金−イリジウ
ム層であり、これがＣＣＶＤにより堆積され、抵抗物質
構造物５０を提供する。「抵抗物質構造物」とは、基体
上に堆積された第１の抵抗物質層および第１の抵抗物質
層上に堆積された第２の抵抗物質層を有する基体、好ま
しくは、導電基体であって、該導電基体、第１の抵抗物
質層および第２の抵抗物質が同一の広がりを有する前記
基体を意味する。この例においては、ニッケル−ホスホ
ラス抵抗物質層が、２５Ω／□のシート抵抗率を有し、
さらに白金−イリジウム抵抗物質層が１０００Ω／□の
シート抵抗率を有する。

【００２９】次いで、エポキシラミネート物質をはじめ
とする有機誘電物質２０が、第２の抵抗物質層１５に積
層される。次いで、フォトレジスト２５、特にドライフ
ィルムフォトレジストが、導電ホイル５にアプライされ
る。次いで、フォトレジスト２５はイメージ付けされ、
現像され、所望のパターンを提供する。次いで、導電ホ
イル５は、塩化銅（ＩＩ）でエッチングするなどして、
レジストが存在しない領域から除去される。本抵抗器の
利点の１つは、抵抗物質層の好適な選択により、抵抗器
の形成の間に、その抵抗率が保持されるように選択され
ることができることである。このことは、図１において
さらに示され、図１は、それぞれ異なる抵抗率を有する
二つの抵抗器が同じ抵抗物質構造物５０から調製される
態様を示す。第１の抵抗物質１０は、導電ホイル５が除
かれた領域から除去されることができる。ニッケル−ホ
スホラスの場合には、そのような物質は硫酸銅でのエッ
チングにより除去されることができる。第２の抵抗物質
層１５は、抵抗器構造物の間の領域４５をはじめとす
る、抵抗物質が存在しない領域から除去されることもで
きる。

【００３０】次の工程においては、ドライフィルムフォ
トレジストをはじめとする他のフォトレジスト３０が、
構造物の導電ホイル面にアプライされる。次いで、フォ
トレジスト３０はイメージ付けされ、現像され、導電ト
レース（電極を含む）の所望のパターンを提供する。導
電ホイル５は、レジストが除かれた領域から再び除去さ
れ、抵抗器４０を提供し、これは上述のように、第１の
抵抗物質層１０の存在のために、２５Ω／□のシート抵
抗率を有する。異なる抵抗率を有する抵抗器３５は、第
１の抵抗物質層１０を選択的にエッチングまたは除去
し、第２の抵抗物質層１５を残すことにより得られる。
上述の例においては、抵抗器３５は１０００Ω／□のシ
ート抵抗率を有する。

【００３１】本明細書において「エッチング」と称する
場合、概用語は、強力な化学物質が、層の１つの物質を
溶解するか、またはそうでなければ除去する、例えば、
硝酸がニッケルを溶解するような技術分野において一般
的な用法を表すだけでなく、レーザー除去および付着の
不足による除去をはじめとする物理的な除去も表す。こ
の点について、本発明の態様に従って、ＣＣＶＤまたは
ＣＡＣＣＶＤによって堆積された、ドープされたニッケ
ルおよびドープされた白金をはじめとする抵抗物質が多
孔性であることが見出された。該孔は小さい、典型的に
はミクロン以下の直径、好ましくは、５０ナノメートル
（１０００ｎｍ＝１μｍ）以下の直径であると考えられ
る。それにもかかわらず、これは、液体のエッチング剤
が電気抵抗物質層を通って拡散することを可能にし、物
理的なプロセスにおいては、抵抗物質層とその下の層の
間の付着を破壊することを可能にする。例えば、導電ホ
イル層が銅であり、抵抗物質層がドープされた白金、例
えば、白金／シリカ、またはドープされたニッケル、例
えば、Ｎｉ／ＰＯ_４である場合には、塩化銅（ＩＩ）
が、抵抗物質層の露出した部分を除去するのに使用され
ることができる。塩化銅（ＩＩ）は、白金またはニッケ
ルを溶解しないが、抵抗物質層の多孔性は塩化銅が下層
の銅に到達することを可能にする。少しの部分の銅が溶
解し、そして物理的アブレーションにより、電気抵抗層
の一部が露出される。この物理的アブレーションは、塩
化銅（ＩＩ）が下層の銅層を有意な程度までエッチング
する前に起こる。

【００３２】銅が導電物質層である場合には、商業的に
入手可能である、酸化された銅ホイルを使用するのが有
利な場合がある。酸化された銅ホイルの利点は、希塩酸
（ＨＣｌ）溶液、例えば、１／２％は、ゼロ価の銅を溶
解することなく、酸化銅を溶解することである。よっ
て、電気抵抗物質層が多孔性である場合には、希ＨＣｌ
溶液がそこを通って拡散するので、ＨＣｌはアブレーテ
ィブ（ａｂｌａｔｉｖｅ）エッチングのために使用され
ることができる。表面酸化銅を溶解することが、銅ホイ
ルと電気抵抗物質層との間の付着を破壊する。処理工程
を最小化するために、使用されるフォトレジストは、そ
れ自体、ＳｈｉｐｌｅｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｍａｒｌｂ
ｏｒｏｕｇｈ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓから入手可
能なものをはじめとする、パーマネントエッチングレジ
ストをはじめとする物質中に埋め込まれることができ
る。次いで、エッチング剤が導電体をエッチングしない
か、または部分的にしかエッチングしない場合には、両
面が同時に処理される。特に、抵抗物質面のフォトレジ
ストだけが埋め込み可能であることを必要とし、最終処
理工程として導電体面が除去されることができる。別法
では、導電物質面上に使用されるフォトレジストは、抵
抗物質面のフォトレジストを除去するのに使用される特
定のストリッパーで除去されないように選択されること
ができる。埋め込み可能なフォトレジストは、フォトレ
ジストが除去されると、アンダーカット物質がアブレー
トする、抵抗物質の特定のアンダーカッティングによ
る、トレランスロスを低減させることができる。

【００３３】アブレーティブ技術によって実際に除去可
能であるためには、抵抗物質層が、概して、電気抵抗物
質を溶解しないが、結果として約２〜５分以内に、電気
導電物質の界面付着を損失させ、アブレーションを生じ
させるように、下層の物質の表面を充分に浸食するエッ
チング剤に対して充分多孔性でなければならない。同時
に、そのようなエッチング剤は、エッチング期間の間、
実質的に下層の物質、例えば、銅ホイルを、過剰なアン
ダーカッティングまたは機械的強度の損失（すなわち、
取り扱い性能の低減）を生じさせるように浸食してはな
らない。

【００３４】他の態様においては、本発明は、絶縁基
体、異なる抵抗物質の２以上の層、例えばＣＣＶＤによ
って形成される白金／シリカおよびニッケル−ホスホラ
ス層を有する抵抗物質パッチ、並びに導電パッチ（また
は電極）、例えば、銅を含む多層構造物を提供する。好
ましくは、抵抗物質パッチおよび電気接続導電パッチ
は、フォトイメージング技術によって形成される。その
ような構造物においては、第１および第２の抵抗物質層
は、同一の広がりを持つことができるか、または他の態
様では、第１の抵抗物質層が導電パッチ、すなわち電極
ペアと同一の広がりを持つことができる。

【００３５】多層構造物は、フォトイメージング技術を
用いてパターン付けされることができる。１つの方法に
おいては、導電物質層はレジストで覆われ、該レジスト
がフォトイメージング技術によってパターン付けられ、
レジストの露光領域において、導電物質層および下層の
抵抗物質層が、例えば、王水を用いてエッチング除去さ
れ、パターン付けされた構造の抵抗物質パッチ（および
パターン付けされた導電物質パッチまたは電極）を有す
る構造物を生じさせる。次いで、第２のフォトレジスト
が適用され、フォトイメージングされ、現像される。こ
のとき、導電物質パッチの露光された部分だけが、導電
層を選択的にエッチングするが抵抗物質パッチをエッチ
ングしないエッチング剤、すなわち、導電物質層が銅で
あり、電気抵抗物質が白金／シリカである場合にはＦｅ
Ｃｌ_３またはＣｕＣｌ_２によってエッチング除去され
る。別の方法においては、パターン付けされたレジスト
層が形成され、導電物質層の露光された部分が、例え
ば、ＦｅＣｌ_３でエッチング除去され、さらにパターン
付けされたレジスト層が形成され、次いで、レジスト物
質層の露光された領域が王水を用いて、電気接点を形成
するようにエッチング除去される。いずれかの方法によ
って、ディスクリート薄層抵抗器が、プリント回路形成
に一般的な公知のフォトイメージング技術によって形成
される。

【００３６】本発明の抵抗器は、プリント回路板デバイ
スの表面に存在することができるが、抵抗器は、ほとん
どの場合には多層プリント回路板内に埋め込まれ、例え
ば、ポリイミドまたはエポキシをはじめとする有機誘電
基体上に形成される抵抗器は、エポキシ／ガラス含有プ
リプレグ物質をはじめとする、追加の埋め込み用絶縁物
質層内に埋め込まれる。本発明の抵抗物質の２以上の層
を含む構造物は、電子デバイスの製造において、および
特に誘電物質中に埋め込まれる抵抗器として使用される
ことができる。よって、本発明は、抵抗物質の２以上の
層を有し、抵抗物質の各層が抵抗物質の他の層と異なっ
ている抵抗器を含む電子デバイスを提供する。好適な電
子デバイスとしては、プリント回路板、コンピュータ
ー、マイクロプロセッサ、テレコミュニケーション装
置、例えば、携帯電話または移動電話等が挙げられるが
これらに限定されるものではない。

【００３７】特に、本発明の構造物は、プリント配線板
の製造において誘電物質中に埋め込むのに好適である。
よって、本発明は、抵抗物質の２以上の層を有する抵抗
物質部分を有し、抵抗物質の各層が抵抗物質の他の層と
異なっている抵抗器を含むプリント配線板を含む電子デ
バイスも提供する。さらに本発明によって提供されるも
のは、抵抗器を含む電子デバイスであって、該抵抗器
が、一対の電極および抵抗物質部分を含み、該抵抗物質
部分が抵抗物質の２以上の層を含み、抵抗物質の各層が
抵抗物質の他の層と異なる、前記電子デバイスである。

【００３８】上述の抵抗器の任意の抵抗物質部分が２層
の抵抗物質を含む場合には、そのような層は同一の広が
りを有することができるか、または第１の抵抗物質層が
対になった電極と同じ広がりを有することができる。３
層の抵抗物質が使用される場合には、３層の全ては同一
の広がりを有することができるか、第２および第３の抵
抗物質層が同じ広がりを有しつつ、第１の抵抗物質層が
対になった電極と同じ広がりを有することができるか、
または別の態様では、第１および第２の抵抗物質層が対
になった電極と同じ広がりを有することができる。

【００３９】概して、本抵抗物質構造のシートは、有機
誘電物質のシートに積層される。次いで、抵抗物質構造
物は上述のようにエッチングされ（例えば、フォトリソ
グラフィーの後に）、同じ平面内に、任意の数の個々の
抵抗器を形成する。多くのそのような抵抗器の平面が、
多層プリント配線板内に存在することができることが当
業者に認識される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の多層抵抗器を製造する一方
法を示す。

【符号の説明】

５導電ホイル１０第１の抵抗物質層１５第２の抵抗物質層２０有機誘電物質２５フォトレジスト３０フォトレジスト３５抵抗器４０抵抗器４５領域５０抵抗物質構造物

フロントページの続き (72)発明者ジョン・シェムノールアメリカ合衆国カリフォルニア州92780, タスティン，ミッシェル・ドライブ・2631 (72)発明者デービッド・ディー・センクアメリカ合衆国カリフォルニア州92692, ミッション・ビエジョ，マルガリート・パークウェイ・21622，ナンバー・222

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の抵抗物質および第２の抵抗物質を
含む抵抗物質部分、並びに一対の電極を含み、各電極が
該抵抗物質部分の相対する端部に配置された抵抗器。
【請求項２】第１の抵抗物質および第２の抵抗物質
が、１０Ω／□以上のシート抵抗率の違いを有する、請
求項１記載の抵抗器。
【請求項３】第１および第２の抵抗物質の少なくとも
１つが白金ベースまたはニッケルベースである、請求項
１または２のいずれか１項記載の抵抗器。
【請求項４】電極が、銅、金、銀、ニッケル、スズ、
白金、鉛、アルミニウム、またはこれらの混合物もしく
は合金を含む、請求項１〜３のいずれか１項記載の抵抗
器。
【請求項５】有機誘電物質中に埋め込まれた請求項１
〜４のいずれか１項記載の抵抗器を含むプリント配線
板。
【請求項６】請求項１〜４のいずれか１項記載の抵抗
器を有機誘電物質中に埋め込む工程を含む、プリント配
線板を製造する方法。
【請求項７】導電基体、該導電基体上に堆積された第
１の抵抗物質層、および該第１の抵抗物質層上に堆積さ
れた第２の抵抗物質層を含む抵抗器を形成するのに好適
な構造物。
【請求項８】第１の抵抗物質層および第２の抵抗物質
層が、１０Ω／□以上のシート抵抗率の違いを有する、
請求項９記載の構造物。
【請求項９】請求項７〜８のいずれか１項記載の構造
物を有機誘電物質中に埋め込む工程を含む、プリント配
線板を製造する方法。