JP2007109806A

JP2007109806A - シート状抵抗部品の製造方法

Info

Publication number: JP2007109806A
Application number: JP2005297929A
Authority: JP
Inventors: Masashi Komabayashi; 正士駒林
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】シート状抵抗部品の製造方法において、安定した抵抗値が得られ、また少ない工程数で製造し、さらにはクロム酸を使用せず環境負担の低減を図ること。
【解決手段】樹脂フィルム１上にＣｒ系の抵抗薄膜２及びＣｕ電極がこの順に積層形成された銅張り抵抗フィルムのＣｕ電極をアルカリエッチングによりパターンエッチングしてＣｒ系の抵抗薄膜２を一部露出させる工程と、露出したＣｒ系の抵抗薄膜２の表面を酸洗する工程と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、抵抗を搭載したシート型受動部品の形成等に用いられるシート状抵抗部品の製造方法に関する。

従来から電子回路において小型化や実装密度向上のために、受動部品をシート状回路基板に内蔵するシート型受動部品の技術が提案されてきた。このシート型受動部品の製造に利用するために、銅箔上に抵抗薄膜を形成した後、抵抗薄膜面を接着面として、接着剤を用いて樹脂フィルムに貼り付けた抵抗薄膜付き銅張り樹脂フィルム(銅張り抵抗フィルム)が市販されている。また、他の製造方法による銅張り抵抗フィルムとしては、例えば特許文献１に、樹脂フィルム表面にスパッタリング等によりＣｒ（クロム）系抵抗薄膜を形成した後に、電解めっき法等によりＣｕ（銅）膜を形成した抵抗層積層体が提案されている。

この銅張り抵抗フィルムを用いてシート状の抵抗部品を製造するには、まず、銅張り抵抗フィルム上にレジストを塗布し、所望の抵抗形成部分と電極部分とを重ねた抵抗素子パターンを露光現像する。続いて抵抗素子パターン以外のＣｕ膜とＣｒ系抵抗薄膜とをエッチング液によって同時に除去し、抵抗素子パターンを形成する。次に、残ったレジストを除去した後に、再びレジストを塗布し、抵抗を形成する部分のみ露光・現像によってレジストを除去する。さらに、アルカリエッチング液によってＣｕ膜を除去し、Ｃｒ系抵抗薄膜のみを樹脂フィルム上に残すことで、シート状抵抗部品を作製している。

しかし上記のシート状抵抗部品では、Ｃｒ系抵抗薄膜が湿度の変化に影響を受けやすいと共に耐薬品性等が乏しく、抵抗値に経時変化が生じて安定しないという問題があった。この問題を解決する手段として、例えば特許文献２には、Ｃｒ系抵抗薄膜の表面に不働態膜を形成することも提案されている。

特開２００４−１２８４６０号公報（段落番号００２６〜００２７）特開平２−６２０９４号公報（特許請求の範囲、第１図）

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の特許文献２に記載の技術では、Ｃｒ系抵抗薄膜の表面に不働態膜を形成することが行われるが、クロム酸処理、中和処理を行う必要があり、工程の増加を招いてしまっていた。さらに、クロム酸を使用することにより環境負荷が増大してしまうという不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、安定した抵抗値が得られ、また少ない工程数で製造することができ、さらにはクロム酸を使用せずに環境負荷の低減を図ることができるシート状抵抗部品及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、銅張り抵抗フィルムを用いてシート状抵抗部品を作製する技術について研究を進めたところ、Ｃｕ膜をエッチング除去して露出したＣｒ系抵抗薄膜の表面に、Ｃｕを含むＣｒ水酸化物の薄膜が数ｎｍ程度形成されており、この水酸化物が湿度変化に対応して抵抗値を変化させ、また、Ｃｒ水酸化物膜内に残留しているＣｕが抵抗値のばらつきの原因になっていることを突き止めた。
したがって、本発明は、上記知見から得られたものであり、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。

すなわち、本発明のシート状抵抗部品の製造方法は、樹脂フィルム上にＣｒ系抵抗薄膜及びＣｕ電極膜がこの順に積層形成された抵抗フィルムの前記Ｃｕ電極膜をアルカリエッチングによりパターンエッチングして前記Ｃｒ系抵抗薄膜を一部露出させる工程と、露出した前記Ｃｒ系抵抗薄膜の表面を酸洗する工程と、を有することを特徴とする。
このシート状抵抗部品の製造方法では、露出したＣｒ系抵抗薄膜の表面を酸洗することにより、アルカリエッチングでＣｒ系抵抗薄膜の表面に形成されたＣｕを含む水酸化物膜を、そのＯＨ基を離脱させて安定したＣｒ酸化物膜に変えることで、残留する水酸化物とＣｕとを同時に除去し、抵抗特性の安定したシート状抵抗部品を作製することができる。また、露出したＣｒ系抵抗薄膜の表面に、選択的にＣｒ酸化物膜を形成することができるため、従来のように全面に保護膜を形成した後に電極部を露出させる工程等を必要とせず、工程数の増大を抑えることができる。
この製法で作製したシート状抵抗部品では、Ｃｒ系抵抗薄膜の表面に、抵抗値のばらつき原因となるＣｒ水酸化物膜ではなく、Ｃｒ酸化物膜を形成しているので、強固な酸化被膜によって安定した抵抗特性を得ることができる。また、単純な一回の酸洗でＣｒ系抵抗薄膜上に容易に形成可能なＣｒ酸化物膜を保護膜として形成しているので、多段階の酸・アルカリ処理を行う必要がなく、低いコストで作製可能である。

また、本発明のシート状抵抗部品の製造方法は、前記酸洗する工程で、非クロム酸系の酸を用いて前記酸洗を行うことを特徴とする。すなわち、このシート状抵抗部品の製造方法では、非クロム酸系の酸を用いて酸洗を行うので、クロム酸を使用しないことによる環境負荷の低減を図ることができる。

さらに、本発明のシート状抵抗部品の製造方法は、前記酸が、塩酸又は硫酸であることを特徴とする。すなわち、このシート状抵抗部品の製造方法では、酸洗を塩酸又は硫酸で行うので、耐酸化性の高い膜を形成することができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るシート状抵抗部品の製造方法によれば、露出したＣｒ系抵抗薄膜の表面を酸洗して、表面のＣｕを含むＣｒ水酸化物膜をＣｒ酸化物膜に変えるので、抵抗特性の安定したシート状抵抗部品を作製することができると共に、少ない工程数で製造することができる。さらに、クロム酸を使用しないことにより環境負荷の低減を図ることができる。この製法で作製されたシート状抵抗部品によれば、Ｃｒ系抵抗薄膜の表面に、強固な酸化被膜としてＣｒ酸化物膜を形成しているので、安定した抵抗特性を得ることができる。したがって、本発明によれば、高精度で安定した抵抗を必要とする電子回路に好適なシート状抵抗部品を低コストかつ低環境負荷で得ることができる。

以下、本発明に係るシート状抵抗部品の製造方法の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。

まず、図１の（ａ）に示すように、ポリイミドフィルム等の樹脂フィルム１上にＮｉＣｒ薄膜の抵抗薄膜（Ｃｒ系抵抗薄膜）２を形成する。この抵抗薄膜２は、例えば０．０１μｍ程度の所定厚さで形成される。次に、図１の（ｂ）に示すように、抵抗薄膜２上にスパッタリングによりＣｕの薄膜層３ａを形成し、さらに、図１の（ｃ）に示すように、電解めっき法によりＣｕの厚膜層３ｂを形成して、これらから成るＣｕ電極膜３を形成することにより、銅張り抵抗フィルム１０が作製される。

このように、Ｃｕ電極膜３を、接着性の高いスパッタリングで形成された薄膜層３ａと、厚膜形成が容易で低コストの電解めっき法で形成された厚膜層３ｂと、で構成することで、スパッタリングのみ又はめっき法のみで成膜した場合に比べて、高い接着性と製造コストの低減との両効果を得ることができる。
なお、上記薄膜層３ａは、例えば０．２μｍ程度の所定厚さで形成され、上記厚膜層３ｂは、１０μｍ程度の所定厚さで形成される。

次に、Ｃｕ電極膜３上にレジストを塗布し、所望の抵抗形成部分と電極部分とを重ねた抵抗素子パターンをフォトリソグラフィ技術を用いて露光・現像し、図１の（ｄ）に示すように、抵抗素子パターン以外のＣｕ電極膜３と抵抗薄膜２とを塩化第二鉄エッチャントにより同時に除去して、抵抗素子パターンを形成する。次に、残ったレジストを除去した後に、再びレジストを塗布し、抵抗を形成する部分のみフォトリソグラフィ技術を用いて露光・現像によってレジストを除去する。

さらに、図１の（ｅ）に示すように、アルカリエッチング液によってＣｕ電極膜３を選択的に除去して少なくとも一対の抵抗電極（Ｃｕ電極）３ｃをパターン形成すると共に、抵抗形成部分の抵抗薄膜２を露出させて抵抗部２ａを形成する。
この状態では、図２の（ａ）に示すように、露出した抵抗薄膜２の表面には、Ｃｒ水酸化物膜４の被膜が数ｎｍ程度形成されている。このＣｒ水酸化物膜４には、Ｃｕ電極膜３からのＣｕが含有されていることがわかっている。

次に、図２の（ｂ）に示すように、非クロム酸系の酸、例えば２％程度の希硫酸により酸洗を行い、露出した抵抗薄膜２の表面にのみＣｒ酸化物膜５を選択的に形成する。
すなわち、アルカリエッチングで抵抗薄膜２の表面に形成されたＣｕを含むＣｒ水酸化物膜４を、酸洗によってそのＯＨ基を離脱させてＣｒ酸化物膜５に変えると共にＣｕを除去する。また、Ｃｒ酸化物膜５は、３ｎｍ〜１５ｎｍの厚さで形成されている。

このように本実施形態では、抵抗薄膜２の表面に、抵抗値のばらつき原因となるＣｒ水酸化物膜４ではなく、Ｃｒ酸化物膜５を形成しているので、強固な酸化被膜によって安定した抵抗特性を得ることができる。
また、露出した抵抗薄膜２の表面を酸洗することにより、アルカリエッチングで抵抗薄膜２の表面に形成されたＣｕを含むＣｒ水酸化物膜４を、安定したＣｒ酸化物膜５に変えることで、残留する水酸化物とＣｕとを同時に除去し、抵抗特性の安定したシート状抵抗部品を作製することができる。
また、非クロム酸系の酸を用いて酸洗を行うので、クロム酸を使用しないことによる環境負荷の低減を図ることができる。

次に、本実施形態の製造方法でシート状抵抗部品を実際に作製して、抵抗薄膜２上に形成されている膜のＸＰＳ分析（X-ray photoelectron Spectroscopy：Ｘ線光電子分光分析）を行った結果を、図３を参照して説明する。なお、比較のため、従来の技術と同様に、アルカリエッチング（アルカリ処理）を行ったままの状態でも、同様にＸＰＳ分析を行った。また、ＸＰＳ分析では、Ｃｕ及びＣｒの両元素について分析を行った。

図３の（ａ）に示すように、従来のアルカリエッチング状態では、抵抗薄膜２上に除去したはずのＣｕが検出され残留していることが確認されたと共に、図３の（ｂ）に示すように、Ｃｒ（ＯＨ）_３によるＣｒの検出が確認された。これに対して、図３の（ａ）に示すように、酸洗による酸処理を行った本発明のシート状抵抗部品では、抵抗薄膜２上にＣｕは検出されなかったと共に、図３の（ｂ）に示すように、Ｃｒ_２Ｏ_３によるＣｒの検出が確認された。このように、本発明のシート状抵抗部品では、Ｃｕを含む不安定なＣｒ（ＯＨ）_３膜が、酸洗により安定したＣｒ_２Ｏ_３膜となっていると共に残留Ｃｕが除去されたことが確認された。

また、本実施形態で作製したシート状抵抗部品について、環境試験を行った結果を表１に示す。なお、比較例として特許文献２に記載されている環境試験結果も併せて示す。この結果から、本実施形態の製法で作製したシート状抵抗部品は、従来の特許文献２に記載された製法によるものより、耐酸化性の高い膜が形成されていることがわかる。すなわち、特許文献２に記載の製法では、試験温度が８５℃で抵抗値増分が１．５Ωであるのに対し、本発明の実施例では、試験温度が１５０℃と厳しくなっているのにかかわらず、抵抗値増分が０．５Ωと非常に小さく、膜質の変化が極めて少ないことがわかる。

さらに、酸洗条件として所望の不動態膜が得られた実施例を、表２に示す。なお、酸として硫酸以外に塩酸を使用したものも表２に併せて示す。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、２％程度の希硫酸で酸洗を行ったが、上述したように非クロム酸系の酸であれば、希塩酸等の他の酸で酸洗しても構わない。特に、硫酸又は塩酸を酸洗に使用すると、耐酸化性の高い膜を形成することができる。また、酸濃度については、特に限定されるものではないが、電極材であるＣｕを著しく溶解することがない酸濃度であれば構わない。
また、樹脂フィルム１はポリイミドに限定されず、液晶ポリマー、エポキシ樹脂等の他の材質でも構わない。また、抵抗薄膜２もＮｉ−Ｃｒ系材料だけでなく、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系等のＣｒ系抵抗材料でも構わない。

また、抵抗薄膜２、Ｃｕ電極膜３の形成手段として、真空蒸着法やイオンプレーティング法等を用いても構わないが、上述したように、Ｃｕ電極膜３の形成では、スパッタリングによる薄膜層３ａの形成と電解めっき法による厚膜層３ｂの形成との組み合わせを用いることが接着強度及びコスト的にも好ましい。

本発明に係るシート状抵抗部品の製造方法の一実施形態において、アルカリエッチング工程までを工程順に示す断面図である。本実施形態において、アルカリエッチング工程及び酸洗工程を示す要部の拡大断面図である。本発明に係る実施例において、アルカリエッチング（アルカリ処理）後及び酸洗（酸処理）後の抵抗薄膜上の膜について、Ｃｕ及びＣｒのＸＰＳ分析の結果を示すグラフである。

符号の説明

１…樹脂フィルム、２…抵抗薄膜（Ｃｒ系抵抗薄膜）、３…Ｃｕ電極膜、３ａ…薄膜層、３ｂ…厚膜層、３ｃ…抵抗電極（Ｃｕ電極）、４…Ｃｒ水酸化物膜、５…Ｃｒ酸化物膜、１０…銅張り抵抗フィルム

Claims

樹脂フィルム上にＣｒ系抵抗薄膜及びＣｕ電極膜がこの順に積層形成された抵抗フィルムの前記Ｃｕ電極膜をアルカリエッチングによりパターンエッチングして前記Ｃｒ系抵抗薄膜を一部露出させる工程と、
露出した前記Ｃｒ系抵抗薄膜の表面を酸洗する工程と、を有することを特徴とするシート状抵抗部品の製造方法。
請求項１に記載のシート状抵抗部品の製造方法において、
前記酸洗する工程で、非クロム酸系の酸を用いて前記酸洗を行うことを特徴とするシート状抵抗部品の製造方法。
請求項２に記載のシート状抵抗部品の製造方法において、
前記酸が、塩酸又は硫酸であることを特徴とするシート状抵抗部品の製造方法。