JP2007073655A - チップ抵抗器並びに部品内蔵型プリント配線板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線回路の引き回しと内層部位の高密度化に有利なチップ抵抗器及び部品内蔵型プリント配線板の提供。
【解決手段】 離間した電極と、当該離間した電極の間に接続された抵抗体とからなる抵抗機能が、１つの絶縁体の上面部及び下面部にそれぞれ１組ずつ設けられているチップ抵抗器；チップ抵抗器がプリント配線板の内層部に配置されている部品内蔵型プリント配線板；チップ抵抗器をプリント配線板の内層部に配置する工程と、絶縁材と銅箔とを繰り返し積層して前記チップ抵抗器を埋設する工程と、チップ抵抗器の電極部に接続ビアを設け、上層の導体配線部と接続する工程とを有する部品内蔵型プリント配線板の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、チップ抵抗器並びにそのチップ抵抗器を内蔵した部品内蔵型プリント配線板及びその製造方法に関する。

近年、プリント配線板の小型化、軽量化、高密度化が求められる中で、従来はプリント配線板の表面に実装されていたチップ部品をプリント配線板の内部に導入せしめた部品内蔵型のプリント配線板が実用に供されている。この部品内蔵型のプリント配線板は、チップ部品がプリント配線板の内部に導入された構造となっているため、表面実装部の小スペース化や高密度化に対応でき、プリント配線板のさらなる発展に大きく寄与するものとされている。

前記プリント配線板の内部に導入される１つのチップ部品として、チップ抵抗器が挙げられる。当該チップ抵抗器としては、図８に示されるような主にセラミック材料からなる絶縁体３１に電極３２及び当該電極間に配置された抵抗体３３からなるチップ抵抗器３０が良く使用される。しかし、このようなチップ抵抗器３０の多数個をプリント配線板の内部に導入した場合には、プリント配線板の内層部が混雑するためにプリント配線板の設計などにおいて問題を生じていた。

すなわち、プリント配線板の内部にチップ部品を導入する部品内蔵型プリント配線板は、従来表面部分に実装されていた部品類が内層部に置き換えられていることで表面の実装密度の向上に寄与するが、その反面、前記チップ部品がプリント配線板の内層部に配置されることにより、内層部の高密度化を阻害することとなる。したがって、部品内蔵型プリント配線板の総合的な利点を構築する場合には、前記内層部の高密度化を併せて成し得る配慮が必要となる。

このような背景において、これまで図９に示されるような技術が既に報告されている（例えば特許文献１参照）。この技術は、図９（ａ）に示されるように、始めに内層コア基板３４の実装パッド３６に抵抗体３３が下向きになるようにチップ抵抗器３０を配置した後、図９（ｂ）に示されるように、当該チップ抵抗器３０を絶縁層３５により埋設し、次いでチップ抵抗器３０と絶縁層３５との両方を物理研磨により切削して、図９（ｃ）に示されるように、部品を内蔵したプリント配線板を薄くする方法である。

この図９に示される従来技術は、内蔵した部品類の体積を減少させるものであるため、前記内層部の高密度化に有効であり、加えて前記のように内層部を薄くできる点からプリント配線板の薄型化にも寄与することができるものである。

しかしながら、図９に示される従来技術は、部品の密集度や種々の部品類がプリント配線板の内層部に配置された場合に、それら部品に合わせて前記物理研磨により切削量を調整する必要があるが、物理研磨による厚み方向の調整が困難であることから一部のプリント配線板においては実施することが難しいのが実状であった。

一方、近年のプリント配線板における要求に高速伝送特性がある。そして、このような高速伝送用のプリント配線板においては、その終端にテブナン終端が用いられる場合がある。

テブナン終端とは、特性インピーダンス（Ｚ₀）整合として図７に示されるような等価回路である。ここで、電源電圧（Vcc）と信号線及びＧＮＤと信号線の並列抵抗が特性インピーダンス（Ｚ₀）と等しくなるように抵抗値が選択される。この場合、多くは等価回路に示されるように２Ｚ₀とされる。

このような場合、２Ｚ₀の抵抗値を持つチップ抵抗器を２つ用いてプリント配線板に配置することが必要になり、しかも、近隣に２つのチップ抵抗器が必要となるため、当該箇所の実装面積を大きく消費することとなる。すなわち、高速伝送特性が要求されるプリント配線板においては、その内層に配置されるチップ抵抗器の配置面積とその配線引き回し方法がさらに必要となるために、柔軟な設計ができるよう内層部の配線引き回し技術が重要になる。
特開２００３−２３４５７９号報

以上のような背景に基づき本発明が解決しようとする課題は、部品内蔵型プリント配線板における回路配線の引き回しと内層部位の高密度化に有利なチップ抵抗器を提供すること、並びに当該チップ抵抗体を内蔵した部品内蔵型プリント配線板及びその製造方法を提供することにある。

本発明者は上記課題を解決するために種々検討を重ねた。その結果、チップ抵抗器の上下両方の面部に抵抗体を有したチップ抵抗器が回路配線の引き回しと内層の高密度化に有利であること、並びに当該チップ抵抗器をプリント配線板の内層部に配置し、接続ビアを介して回路配線と接続した部品内蔵型プリント配線板が有効であることを見出して発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、離間した電極と、当該離間した電極の間に接続された抵抗体とからなる抵抗機能が、１つの絶縁体の上面部及び下面部にそれぞれ１組ずつ設けられていることを特徴とするチップ抵抗器により上記課題を解決したものである。

また本発明は、前記チップ抵抗器において、上面部に設けられている抵抗機能と下面部に設けられている抵抗機能とが、電気的に接続された構造となっていることを特徴とする。

また本発明は、前記抵抗器において、上面部に設けられている抵抗機能と下面部に設けられている抵抗機能とが、電気的に非接続構造となっていることを特徴とする。

また本発明は、前記チップ抵抗器がテブナン終端回路に用いられるものであることを特徴とする。

また本発明は、前記チップ抵抗器がプリント配線板の内層部に配置されていることを特徴とする部品内蔵型プリント配線板により上記課題を解決したものである。

また本発明は、前記部品内蔵型プリント配線板において、１組の抵抗機能が内層の実装パッド部に配置されていると共に、他の１組の抵抗機能が接続ビアを介して、上層の導体配線部と接続していることを特徴とする。

また本発明は、前記チップ抵抗器をプリント配線板の内層部に配置する工程と、絶縁材と銅箔とを繰り返し積層して前記チップ抵抗器を埋設する工程と、チップ抵抗器の電極部に接続ビアを設け、上層の導体配線部と接続する工程とを有することを特徴とする部品内蔵型プリント配線板の製造方法により上記課題を解決したものである。

本発明のチップ抵抗器は、１つのチップ抵抗器で２組の抵抗機能を有するため、これをプリント配線板の内層部に配置することで、回路配線の引き回し性が向上すると共に、内層部位をより高密度化することができる。

以下本発明の実施の形態を図面と共に説明する。

始めに、従来のチップ抵抗器は主に図８に示されるような構造であった。すなわち、セラミック材からなる絶縁体３１の表面に電極３２が設けられ、その電極間に抵抗体３３を接続することで、電極−抵抗体−電極からなる１組の抵抗機能を有するチップ抵抗器の構成であった。この従来のチップ抵抗器３０を、例えば図９に示される実装パッド３６部に設置することで、当該実装パッド３６の間に電気的な抵抗を機能させることができるようになるものである。

一方、図１は本発明のチップ抵抗器を示す概略断面説明図である。前記従来のチップ抵抗器３０と大きく異なる特徴箇所としては、電極とその電極間に接続された抵抗体からなる１組の抵抗機能が、絶縁体の上面及び下面の両方の面部にそれぞれ設けられ、１つの絶縁体に２組の抵抗機能が設けられている点である。これにより、１つのチップ抵抗体で２組の抵抗を機能させることが可能になる。

図１に示される本発明のチップ抵抗器は大別して２種類の構造が挙げられる。始めに図１（ａ）に示されるチップ抵抗器１０は、絶縁体１の表面にそれぞれが電気的に独立した電極２ａ、電極２ｂ、電極２ｃが設けられている。そして、絶縁体１の上面部に位置する電極２ａと電極２ｂとの間に抵抗体３ａが接続され、電極２ａ−抵抗体３ａ−電極２ｂからなる１組の抵抗機能が配置されている。また、絶縁体１の下面部に位置する電極２ａと電極２ｃとの間に抵抗体３ｂが接続され、電極２ａ−抵抗体３ｂ−電極２ｃからなる他の１組の抵抗機能が配置されている。

これにより、図１（ａ）に示されるチップ抵抗器１０は、１つの絶縁体に２組の抵抗機能が設けられている。また、チップ抵抗器１０は、図１（ａ）に示されるように前記２組の抵抗機能が電極２ａにより結合されているため、各組の抵抗機能はそれぞれが電気的に接続されて抵抗機能を示す特徴を有するものである。

一方、図１（ｂ）に示されるチップ抵抗器１１は、絶縁体１の表面にそれぞれが電気的に独立した電極２ｄ、電極２ｅ、電極２ｆ、電極２ｇが設けられている。そして、絶縁体１の上面部に位置する電極２ｄと電極２ｅとの間に抵抗体３ｃが接続され、電極２ｄ−抵抗体３ｃ−電極２ｅからなる１組の抵抗機能が配置されている。また、絶縁体１の下面部に位置する電極２ｆと電極２ｇとの間に抵抗体３ｄが接続され、電極２ｆ−抵抗体３ｄ−電極２ｇからなる１組の抵抗機能が配置されている。

これにより、図１（ｂ）に示されるチップ抵抗器１１は、１つの絶縁体に２組の抵抗機能が設けられている。また、チップ抵抗器１１は、図１（ｂ）に示されるように前記２組の抵抗機能は結合していないため、各組の抵抗機能はそれぞれが電気的に独立して抵抗機能を示す特徴を有するものである。

図２は、前記図１（ａ）に示されるチップ抵抗器１０を用いて、それを内層コア基板上に配置し、絶縁材により埋設することにより得られる本発明部品内蔵型プリント配線板及びその製造方法を示す概略断面工程説明図である。

始めに、あらかじめ回路形成により実装パッド４を作成した内層コア基板５を用意する。この内層コア基板５は、部品内蔵型プリント配線板の内層部に配置される部材であり、要求されるプリント配線板の構造に従い、両面構造や多層構造のものが適宜使用される。また、内層コア基板５の表面には実装パッド４以外の回路配線や各種電気的接続パッドが設けられていても良い。

次いで図２（ａ）に示されるように、内層コア基板５の実装パッド４部にチップ抵抗器１０を搭載する。図２（ａ）においてはチップ抵抗器１０を用いた場合を例示したが、チップ抵抗器の使用における選択は要求されるプリント配線板の構造に従って適宜選択され、図１（ａ）に示されたチップ抵抗器１０及び図１（ｂ）に示されたチップ抵抗器１１の何れか一方を使用しても良く、また両方を併用しても良い。

また、当該実装パッド４部へのチップ抵抗器１０の搭載においては、従来の技術にて用いられた導電性接着材やはんだペーストなどを使用した接続方法により搭載することができる。

次いで、前記内層コア基板５に設けられたチップ抵抗器１０の上面より、絶縁材６及び銅箔７を順に積み重ね、積層プレスにより一体化し、図２（ｂ）に示される構造体を得る。この積層プレスの際には、チップ抵抗器１０の位置に相当する箇所に絶縁材６にあらかじめ貫通孔を設けると、チップ抵抗器１０がその貫通孔に収容され、銅箔７部において表面凹凸や歪みを生じることなく目的とする平坦な構造が得られる。

図２（ｂ）に示される構造体においては、内層コア基板５の片面側にのみ絶縁材６及び銅箔７を積み重ねた構造を示しているが、この積層プレス工程においては内層コア基板５の両面に絶縁材６及び銅箔７を積み重ねてなる層が対称となる構造としても良い。

次いで、図２（ｂ）に示される構造体の電極２ａ及び電極２ｂ部に接続ビア８を設け、また銅箔７を回路形成することで、図２（ｃ）に示されるようなプリント配線板の内層部にチップ抵抗器１０が埋設された部品内蔵型のプリント配線板を得る。

このようにして形成された図２（ｃ）に示される部品内蔵型プリント配線板は、１つのチップ抵抗器にて２組の抵抗機能を有するため、従来の部品内蔵型プリント配線板に対して、さらに回路配線の引き回し性の向上や内層部位の高密度化に寄与することができる。

このような態様で使用される本発明のチップ抵抗器及びそれを使用した部品内蔵型プリント配線板は、テブナン終端として使用することが好適である。

テブナン終端とは、前述の如く、図７に示されるような等価回路であり、その特徴としては回路が２つの抵抗を介して並列に接続されている箇所である。すなわち、信号層における特性インピーダンス（Ｚ₀）が抵抗（Ｒ１）を通過して電源電圧（Vcc）と接続される回路と、信号層における特性インピーダンス（Ｚ₀）が抵抗（Ｒ２）を通過してＧＮＤ（グランド）と接続される回路との両方をあわせ持つ回路である。（以下の説明においては、前者をＺ₀−Ｒ１−Vcc回路として、後者をＺ₀−Ｒ２−ＧＮＤ回路と記載する。）

このようなテブナン終端は、高速伝送用のプリント配線板において良く使用されていたが、前記Ｚ₀−Ｒ１−Vcc回路とＺ₀−Ｒ２−ＧＮＤ回路の両方が必要になるために、従来の技術においては少なくとも近隣に２つの抵抗器が必要となるため、その設置箇所の面積を大きく消費することとなる。加えて、高速伝送特性が要求されるプリント配線板においては、その内層に配置されるチップ抵抗器の配置面積とその配線引き回し方法がさらに必要となるために、その実装面積の消費は設計上などにおいて不都合を生じるものである。

一方、図３、図４、図５に示される部品内蔵型プリント配線板は、１つのチップ抵抗器を使用してテブナン終端等価回路となる構造を形成したものである。その構造の特徴及び製造方法について、図３から図５を使用して順に説明する。

テブナン終端構造の第一の実施形態について、図３に示される部品内蔵型プリント配線板の構造をテブナン終端断面構造（Ｉ）として説明する。

図３に示される部品内蔵型プリント配線板は、前記図２（ｃ）に示される構造の部品内蔵型プリント配線板を用いて、さらにもう１層の絶縁材６と銅箔を順に積み重ね、積層プレスすることにより多層化したものである。また、絶縁材６と銅箔を積み重ねた後に、その絶縁材６に接続ビア８ａを形成し、図３に示されるように接続ビア８ａが接続ビア８ｂに積み重ねられた、いわゆるスタックドビア構造を形成したものである。

斯かる図３に示される部品内蔵型プリント配線板において、第１層目（第１層目はＬ１として示す。Ｌは層数を表し、以下同様に示す。）を信号層として、Ｌ２を電源層として、Ｌ３をＧＮＤ層（グランド層）とした場合には、テブナン終端回路を構成することができる。

つまり、Ｌ１の信号層配線１２における特性インピーダンス（Ｚ₀）から接続ビア８ａ及び接続ビア８ｂを介し、電極２ａに接続され、チップ抵抗器１０の上面部の抵抗体３ａを通して、電極２ｂに接続され、接続ビア８ｃを介し、電源層配線１３に接続されてなる回路は、図７に示されるテブナン終端回路の、Ｚ₀−Ｒ１−Vcc回路に相当する。そして、Ｌ１の信号層配線１２における特性インピーダンス（Ｚ₀）から接続ビア８ａ及び接続ビア８ｂを介し、電極２ａに接続され、チップ抵抗器１０の下面部の抵抗体３ｂを通して、電極２ｃに接続され、ＧＮＤ層配線１４に接続されてなる回路は、図７に示されるテブナン終端回路の、Ｚ₀−Ｒ２−ＧＮＤ回路に相当する。

したがって、図７に示されるテブナン終端等価回路を図３に示される部品内蔵型プリント配線板により形成することができるようになり、特に優れた点としては、従来は２つの抵抗器にて構成したテブナン終端回路を、１つのチップ抵抗器１０により構成できるようになることである。

これにより、従来は抵抗器２つ分の配置面積を必要としていたが、それが抵抗器１つ分の配置面積で足りるようになる。加えて、この実施形態によれば、接続ビア８を組み合わせることにより配線の効率化に対応できるので、部品内蔵型プリント配線板における回路配線の引き回し性が向上すると共に、内層部位をより高密度化することができる。

テブナン終端構造の第二の実施形態について、図４に示される部品内蔵型プリント配線板の構造をテブナン終端断面構造（II）として説明する。

図４に示される部品内蔵型プリント配線板は、前記図２に示される構造の部品内蔵型プリント配線板において、内層コア基板５の実装パッド４部に接続ビア８ｅを設けたものである。この構造を形成する場合には、あらかじめ内層コア基板５に接続ビア８ｅを設けた後に、当該接続ビア８ｅに接続される実装パッド４を形成することにより得ることができる。

斯かる図４に示される部品内蔵型プリント配線板において、Ｌ１を電源層として、Ｌ２を信号層として、Ｌ３をＧＮＤ層とした場合には、テブナン終端回路を構成することができる。

つまり、Ｌ２の信号層配線１２における特性インピーダンス（Ｚ₀）から電極２ａに接続され、チップ抵抗器１０の上面部の抵抗体３ａを通して、電極２ｂに接続され、接続ビア８ｄを介して、電源層配線１３に接続されてなる回路は、図７に示されるテブナン終端等価回路の、Ｚ₀−Ｒ１−Vcc回路に相当する。そして、Ｌ２の信号層配線１２における特性インピーダンス（Ｚ₀）から電極２ａに接続され、チップ抵抗器１０の下面部の抵抗体３ｂを通して、電極２ｃに接続され、実装パッド４及び接続ビア８ｅを介して、ＧＮＤ層配線１４に接続されてなる回路は、図７に示されるテブナン終端等価回路の、Ｚ₀−Ｒ２−ＧＮＤ回路に相当する。

したがって、図７に示されるテブナン終端等価回路を図４に示される部品内蔵型プリント配線板により形成することができるようになり、特に優れた点としては、従来は２つの抵抗器にて構成したテブナン終端回路を、１つのチップ抵抗器１０により構成できるようになることである。

加えて、この実施形態によれば、チップ抵抗器１０の下面においては、当該チップ抵抗器１０が搭載される実装パッド部４に適宜接続ビア８を配置させることができるので、そのチップ抵抗器を使用した際の回路配線の引き回し性が向上すると共に、内層部位をより高密度化することができる。

テブナン終端構造の第三の実施形態について、図５に示される部品内蔵型プリント配線板の構造をテブナン終端断面構造（III）として説明する。

図５に示される部品内蔵型プリント配線板は、前記図２（ｃ）に示される構造の部品内蔵型プリント配線板を用いて、内層コア基板５の実装パッド４部に接続ビア８ｈを設けると共に、絶縁材６からなる絶縁層間部に層間接続ビア１５を設けたものである。

斯かる図５に示される部品内蔵型プリント配線板において、Ｌ１を信号層として、Ｌ２を電源層として、Ｌ３をＧＮＤ層とした場合には、テブナン終端回路を構成することができる。

つまり、Ｌ１の信号層配線１２における特性インピーダンス（Ｚ₀）から接続ビア８ｆを介して、電極２ａに接続され、チップ抵抗器１０の上面部の抵抗体３ａを通して、電極２ｂに接続され、接続ビア８ｇ及び層間接続ビア１５を介して、電源層配線１３に接続されてなる回路は、図７に示されるテブナン終端等価回路の、Ｚ₀−Ｒ１−Vcc回路に相当する。そして、Ｌ１の信号層配線１２における特性インピーダンス（Ｚ₀）から接続ビア８ｆを介して、電極２ａに接続され、チップ抵抗器１０の下面部の抵抗体３ｂを通して、電極２ｃに接続され、実装パッド４及び接続ビア８ｈを介して、ＧＮＤ層配線１４に接続されてなる回路は、図７に示されるテブナン終端等価回路の、Ｚ₀−Ｒ２−ＧＮＤ回路に相当する。

したがって、図７に示されるテブナン終端等価回路を図５に示される部品内蔵型プリント配線板により形成することができるようになり、特に優れた点としては、従来は２つの抵抗器にて構成したテブナン終端回路を、１つのチップ抵抗器１０により構成できるようになることである。

加えて、この実施形態によれば、チップ抵抗器の周辺において、適宜層間接続ビア１５を設けることができるので、チップ抵抗器１０からの回路配線の引き回し性が向上すると共に、内層部位をより高密度化することができる。

本発明のチップ抵抗器は、そのチップ抵抗器の上面及び下面ならびにその周辺にビアを設けることができるが、それに加えて図１（ｂ）に示されたチップ抵抗器１１を使用した場合には、前記記載のようにチップ抵抗器１１に２組の独立した抵抗機能を有するため、回路配線の引き回し性に特に有利である。

そこで、このチップ抵抗器１１を使用した部品内蔵型プリント配線板の構造を図６を用いて説明する。

図６に示される部品内蔵型プリント配線板は、チップ抵抗器１１を埋設した以外は前記図２（ｃ）と同様の構造の部品内蔵型プリント配線板を用い、図５と同様に、内層コア基板５の実装パッド部に接続ビアを設けると共に、絶縁材６からなる絶縁層間部に層間接続ビア１５を設けたものである。

斯かる図６に示される部品内蔵型プリント配線板においては、チップ抵抗器１１により、電極２ｄ−抵抗体３ａ−電極２ｅからなる抵抗機能と電極２ｆ−抵抗体３ｂ−電極２ｇからなる抵抗機能とがそれぞれ独立に機能するために、２個のチップ抵抗器を使用することなく、１個のチップ抵抗器により２組の抵抗機能が発揮できる。

このため、必要とするチップ抵抗器の数を減少させることが可能となり、加えて回路配線の引き回し性の向上と内層部位の高密度化をより有利に行なうことが可能となる。

本発明のチップ抵抗器の構造例を示す概略断面説明図。 本発明の部品内蔵型プリント配線板の製造方法を示す概略断面工程説明図。 本発明の部品内蔵型プリント配線板の第１のテブナン終端構造例を示す概略断面説明図。 本発明の部品内蔵型プリント配線板の第２のテブナン終端構造例を示す概略断面説明図。 本発明の部品内蔵型プリント配線板の第３のテブナン終端構造例を示す概略断面説明図。 他の本発明の部品内蔵型プリント配線板を示す概略断面説明図。 テブナン終端等価回路の説明図。 従来のチップ抵抗器の構造例を示す概略断面説明図。 従来の部品内蔵型プリント配線板の製造方法を示す概略断面工程説明図。

符号の説明

１：絶縁体
２ａ〜２ｇ：電極
３ａ〜３ｄ：抵抗体
４：実装パッド
５：内層コア基板
６：絶縁材
７：銅箔
８，８ａ〜８ｈ：接続ビア
１０：チップ抵抗器
１１：チップ抵抗器
１２：信号層配線
１３：電源層配線
１４：ＧＮＤ（グランド）層配線
１５：層間接続ビア
３０：チップ抵抗器
３１：絶縁体
３２：電極
３３：抵抗体
３４：内層コア基板
３５：絶縁層
３６：実装パッド

Claims (7)

1. 離間した電極と、当該離間した電極の間に接続された抵抗体とからなる抵抗機能が、１つの絶縁体の上面部及び下面部にそれぞれ１組ずつ設けられていることを特徴とするチップ抵抗器。
2. 前記上面部に設けられている抵抗機能と下面部に設けられている抵抗機能とが、電気的に接続された構造となっていることを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器。
3. 前記上面部に設けられている抵抗機能と下面部に設けられている抵抗機能とが、電気的に非接続構造となっていることを特徴とする請求項１に記載のチップ抵抗器。
4. 前記チップ抵抗器が、テブナン終端回路に用いられるものであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のチップ抵抗器。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のチップ抵抗器がプリント配線板の内層部に配置されていることを特徴とする部品内蔵型プリント配線板。
6. １組の抵抗機能が内層の実装パッド部に配置されていると共に、他の１組の抵抗機能が接続ビアを介して、上層の導体配線部と接続していることを特徴とする請求項５に記載の部品内蔵型プリント配線板。
7. 請求項１〜４の何れか１項に記載のチップ抵抗器をプリント配線板の内層部に配置する工程と、絶縁材と銅箔とを繰り返し積層して前記チップ抵抗器を埋設する工程と、チップ抵抗器の電極部に接続ビアを設け、上層の導体配線部と接続する工程とを有することを特徴とする部品内蔵型プリント配線板の製造方法。