JP2007317904A - 抵抗素子及び抵抗素子内蔵配線回路板 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷等で抵抗体を形成する際、印刷時のかすれやパターンの欠けにより抵抗値が設定値よりも高くなっても、トリミングにより設定抵抗値に抵抗値調整が可能な抵抗素子と抵抗素子内蔵配線回路板を提供することを目的とする。
【解決手段】絶縁層１１上に配線層２１、配線層２１の先端部に電極２１ａ及び配線層２２を、電極２１ａ上に銀めっき層からなる貴金属皮膜３１を形成し、スクリーン印刷にて並列に配置された主抵抗体４１と補助抵抗体４２とを形成し、本発明の抵抗素子及び抵抗素子内蔵配線回路板１００を作製する。さらに、補助抵抗体４２をレーザートリミング等により抵抗値調整することにより、抵抗値調整された本発明の抵抗素子及び抵抗素子内蔵配線回路板を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器に使用される配線回路基板に関し、詳しくは、抵抗素子及び抵抗素子を備えた抵抗素子内蔵配線板に関するものである。

電子機器の小型化、高密度化、高性能化が進んでいる。そして、電子機器内に組み込まれる配線回路板も小型化、高密度化、高速化の要求が高まっており、それらの要求を満たした配線回路板が求められている。

従来、配線回路板には半導体チップ、抵抗体、キャパシタ、インダクタ等の部品を表面実装し、実装する部品を小型化することで配線回路板の小型化、高密度化対応を図っている。

しかしながら、表面実装だけでは限界があり、さらなる部品実装密度の向上が求められ、抵抗素子、キャパシタ、インダクタ等の部品を内蔵した部品内蔵の配線回路板の開発が進められている。配線回路板の内部に抵抗素子を形成する手法として、絶縁基板上に形成された銅配線等からなる電極間にカーボンフィラーと樹脂を混合してなる抵抗ペーストを印刷、焼成して抵抗素子を形成する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

抵抗ペーストを印刷、焼成して抵抗素子を形成する場合、電極間距離、抵抗体幅、抵抗体厚みを変えて目的とする抵抗値が得られるよう抵抗素子の設計を行う。しかしながら、スクリーン印刷においては、再現できる電極間距離や抵抗体幅、抵抗体厚みには制限があり、ある大きさ以下に小さく形成することは技術的に難しい。このことが、配線回路板の小型化、高密度化の障害になっている。

そこで、抵抗素子の抵抗値に合わせて、異なる比抵抗の抵抗ペーストを使い分け、ある抵抗ペーストを印刷、仮焼成し乾燥させた後、基板の同一面上に異なる比抵抗の抵抗ペーストを印刷、することが行われる。このように印刷と仮焼成の工程を複数回繰り返し行うことにより、内蔵可能な抵抗素子の抵抗値範囲を広げることができる。

しかしながら、印刷により抵抗体を形成する場合、印刷時のにじみ、かすれや膜厚ばらつきにより、抵抗値を高精度に制御することは困難である。

そこで、印刷抵抗素子の抵抗値精度を高める方法として、トリミングにより抵抗値を調整する方法が知られている。抵抗素子のトリミング方法としては抵抗ペーストを印刷、焼成して抵抗被膜を形成した後、レーザーにより抵抗被膜を部分的に切断し、抵抗値を増大させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

図５（ａ）及び（ｂ）に一般的な抵抗素子のトリミング方法の一例を示す。
図５（ａ）は、電極１２１ａ間に形成された被膜抵抗体１３１の途中に二本のトリミング溝１５１及び１５２を形成し、一本目にて電極１２１ａ間の抵抗値の粗調整を、二本目にて微調整を行うようにした例である。
図５（ｂ）は、電極１２１ａ間に形成された抵抗体１３１にL字状にトリミング溝１５３を入れて、トリミング溝の長さにより電極１２１ａ間の抵抗値を調整するようにした例である。
特許第２８３５４５１号 特開平５−１３２０６号公報 この様なレーザートリミング方法においては、抵抗値を増大させる方向への調整は可能であるが、狙い値に対し大きくなってしまった抵抗値を低下させることは不可能であった。例えば、印刷時のかすれやパターンの欠けが生じてしまった場合、抵抗値は設定値に対して大幅に高くなってしまうが、これをレーザートリミングで調整することはできない。特に、抵抗材料のスクリーン印刷においては、一般に高抵抗ペーストほど印刷性が悪く、かすれやパターンの欠けを生じ易いため、抵抗値を狙いどおりに形成し難く、製品の収率を低下させる問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み考案されたものであり、印刷等で抵抗体を形成する際、印刷時のかすれやパターンの欠けにより抵抗値が設定値よりも高くなっても、トリミングにより設定抵抗値に抵抗値調整が可能な抵抗素子と抵抗素子内蔵配線回路板を提供することを目的とする。

本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１においては、絶縁層と配線層とを備えた多層配線回路板に内蔵される抵抗素子であって、
前記抵抗素子は前記配線層の一部からなる一対の電極間に形成されており、主抵抗体と補助抵抗体とで構成されていることを特徴とする抵抗素子としたものである。

また、請求項２においては、前記主抵抗体と補助抵抗体とは、当該電極間に並列に配置されていることを特徴とする請求項１記載の抵抗素子としたものである。

また、請求項３においては、前記補助抵抗体は、前記主抵抗体よりも幅が狭く、かつ比抵抗が小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の抵抗素子としたものである。

また、請求項４においては、前記電極の表面は貴金属皮膜により被覆されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の抵抗素子としたものである。

また、請求項５においては、前記貴金属皮膜は、置換型無電解めっきにて形成された銀めっき層であることを特徴とする請求項４記載の抵抗素子としたものである。

また、請求項６においては、前記主抵抗体と補助抵抗体とは、少なくとも熱硬化性樹脂脂に導電性材料を分散した抵抗材料よりなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の抵抗素子としたものである。

さらにまた、請求項７においては、絶縁層と、配線層と、抵抗素子とを備えた素子内蔵多層配線回路板であって、
前記配線層の一部からなる一対の電極間に請求項１乃至６のいずれか一項に記載の抵抗素子を設けたことを特徴とする抵抗素子内蔵配線回路板としたものである。

本発明の抵抗素子は、主抵抗体と補助抵抗体とが並列に配置された構成になっているので、印刷等のかすれやパターンの欠けにより主抵抗体の抵抗値が増大しても、トリミング等にて補助抵抗体の抵抗値を調整することにより、容易に設定抵抗値に調整することができる。
また、この抵抗素子を多層配線回路板に内蔵することにより抵抗素子内蔵配線回路板の収
率を向上させることができる。

以下本発明の実施の形態につき説明する。
図１（ａ）は、本発明の抵抗素子及び抵抗素子内蔵多層配線回路板の一実施例を示す部分模式平面図を、図１（ｂ）は、図１（ａ）をＡ−Ａ’線で切断した抵抗素子及び抵抗素子内蔵多層配線回路板の部分模式構成断面図を、図１（ｃ）は、図１（ａ）をＢ−Ｂ’線で切断した抵抗素子及び抵抗素子内蔵多層配線回路板の部分模式構成断面図をそれぞれ示す。

抵抗素子内蔵配線回路板１００は、絶縁層１１上に配線層２１と、配線層２１先端部に電極２１ａと、電極２１ａに貴金属皮膜３１とが形成されており、貴金属皮膜３１が形成された電極２１ａ間に主抵抗体４１と補助抵抗体４２とからなる抵抗素子４０を形成したものである。

請求項２に係る発明では、主抵抗体４１と補助抵抗体４２とは、並列に配置されて抵抗素子４１を構成している。
これは、主抵抗体４１を印刷等で形成する際、主抵抗体４１の抵抗値が設定抵抗値に対して低い場合はトリミング等で容易に抵抗値調整できるが、主抵抗体４１の抵抗値が設定抵抗値に対して高くなった場合は、トリミング等で抵抗値調整はできない。
そこで、本発明の抵抗素子４０は、主抵抗体４１の抵抗値が設定抵抗値に対して高くなった場合でも、トリミング等で容易に抵抗値調整ができるように、補助抵抗体４２を並列に配置した構成にしてある。

請求項３に係る発明は、補助抵抗体４２の幅を、主抵抗体４１よりも狭く、かつ補助抵抗体４２の比抵抗を主抵抗体４１よりも低く設定することで、抵抗素子を小型化、高密化度に対応させるようにしたものである。
さらに、補助抵抗体４２の比抵抗は主抵抗体４１の比抵抗の１／２〜１／２０に設定するのが好ましい。補助抵抗体４２の比抵抗が小さすぎると、その後のトリミング工程で抵抗値を調整するのが困難となる。

請求項４及び５に係る発明は、電極２１ａの表面に置換型無電解めっきにて銀めっき層からなる貴金属皮膜３１を形成することにより、電極２１ａと主抵抗体４１と補助抵抗体４２との接触抵抗を低減させ、主抵抗体４１及び補助抵抗体４２と電極２１ａとの密着性を向上させることができる。

請求項６に係る発明は、主抵抗体４１及び補助抵抗体４２は、少なくとも熱硬化性樹脂脂に導電性材料を分散させた抵抗材料（抵抗ペースト）にて作製し、スクリーン印刷等でパターン化することにより形成したものである。

請求項７に係る発明は、絶縁層１１上に配線層２１、配線層２１先端部に電極２１ａと、貴金属皮膜３１とが形成された配線回路板の電極２１ａ間に請求項１乃至６のいずれか一項に記載の主抵抗体４１と補助抵抗体４２とが並列に配置された抵抗素子４０を設けて抵抗素子内蔵多層配線回路板としたものである。

以下本発明の抵抗素子及び抵抗素子内蔵多層配線回路板の作製方法について説明する。図２（ａ）〜（ｂ）は、本発明の抵抗素子及び抵抗素子内蔵多層配線回路板の作製方法の一部の工程を示す部分模式平面図を、図２（ａ’）及び（ｂ’）は、図２（ａ）及び（ｂ）をＡ−Ａ’線で切断した部分模式構成断面図を、図２（ａ’’）は、図２（ａ）をＢ−Ｂ’線で切断した部分模式構成断面図をそれぞれ示す。

図３（ｃ）〜（ｄ）は、本発明の抵抗素子及び抵抗素子内蔵多層配線回路板の作製方法の一部の工程を示す部分模式平面図を、図３（ｃ’）及び（ｄ’）は、図３（ｃ）及び（ｄ）をＡ−Ａ’線で切断した部分模式構成断面図を、図３（ｄ’’）は、図３（ｄ）をＢ−Ｂ’線で切断した部分模式構成断面図をそれぞれ示す。

図４（ｅ）〜（ｆ）は、本発明の抵抗素子及び抵抗素子内蔵多層配線回路板の作製方法の一部の工程を示す部分模式平面図を示す。

まず、公知のサブトラクティブ法、もしくはセミアディティブ法等にて一連のパターニング処理を行い、ガラスエポキシ等からなる絶縁層１１上に配線層２１、配線層２１の先端部に電極２１ａ及び配線層２２を形成する（図２（ａ）、（ａ’）及び（ａ’’）参照）。

次に、電極２１ａ以外の箇所にめっきマスク用のめっきレジストを形成し、置換型無電解めっきにて、電極２１ａ上に銀めっき層からなる貴金属皮膜３１を形成する（図２（ｂ）及び（ｂ’）参照）。
ここで、貴金属皮膜３１の代わりに、この電極２１ａ上に銀ペーストをスクリーン印刷・焼成し、銀ペースト電極を形成してもよい。

次に、貴金属皮膜３１が形成された電極２１ａ間に導電性物質と樹脂を含む抵抗ペーストを用いてスクリーン印刷法にて抵抗パターンを形成後、乾燥して、予備乾燥状態の主抵抗体４１を形成する（図３（ｃ）及び（ｃ’）参照）。
さらに、貴金属皮膜３１が形成された電極２１ａ間に導電性物質と樹脂を含む主抵抗体４１よりも低い比抵抗の抵抗ペーストを用いてスクリーン印刷法にて抵抗パターンを形成後、乾燥、焼成して、主抵抗体４１と補助抵抗体４２とが並列に配置された本発明の抵抗素子４０及び抵抗素子内蔵配線回路板１００を得る（図３（ｄ）、（ｄ’）及び（ｄ’’）参照）。

補助抵抗体４２は第１の主抵抗体４１よりも幅を狭く、主抵抗体４１の抵抗ペーストよりも比抵抗の低い抵抗ペーストを用いるのが好ましい。
補助抵抗体４２の抵抗体幅を狭くすることで、素子の小型化に形成でき、さらに好ましくは、比抵抗が主抵抗体４１の抵抗ペーストの１/２〜１/２０のペーストを用いるのがよい。補助抵抗体４２に用いる抵抗ペーストの比抵抗が小さすぎると、その後のトリミング工程で抵抗値を調整するのが困難になる。

上記抵抗ペーストを構成している樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
また、上記抵抗ペーストを構成している導電性物質としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、グラファイト等の安価なカーボンブラックが好ましい。
また、導電性フィラーの他に印刷性や安定性を高めるため、シリカ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、ＡｌＯ₃、ＭｇＯ等の無機フィラーが添加されていてもよい。

次に、本発明の抵抗素子内蔵配線回路板１００の補助抵抗体４２の所定位置にレーザートリミング等によりトリミング溝５１及び５２を形成して、トリミング溝５１にて粗調整、トリミング溝５１にて微調整して、所定の設定抵抗値に調整された抵抗素子４０ａを作製し、抵抗値調整された本発明の抵抗素子内蔵配線回路板１００ａを得ることができる（図４（ｅ）参照）。
これは、主抵抗体４１が設定抵抗値よりも高く形成された場合で、補助抵抗体４２をトリ
ミング調整することにより抵抗素子４０を設定抵抗値に調整した事例である。
さらに必要であれば、ビルドアッププロセス等により絶縁層、配線層及び抵抗素子等を形成し、レーザートリミング等により抵抗値調整を行う一連の工程を必要回数繰り返すことにより、所望の層数の抵抗素子内蔵配線回路板を得ることができる。

また別の事例では、本発明の抵抗素子内蔵配線回路板１００の補助抵抗体４２にレーザートリミング等によりトリミング溝５３及び５４を形成して補助抵抗体４２を切断し、主抵抗体４１の所定位置にトリミング溝５３及び５４を形成してトリミング溝５５にて粗調整、トリミング溝５６にて微調整して、所定の設定抵抗値に調整された抵抗素子４０ｂを作製し、抵抗値調整された本発明の抵抗素子内蔵配線回路板１００ｂを得ることができる（図４（ｆ）参照）。
これは、主抵抗体４１が設定抵抗値よりも低く形成された場合で、補助抵抗体４２をトリミング溝で切断してオープンにし、主抵抗体４１を抵抗値調整することにより抵抗素子４０を設定抵抗値に調整した事例である。
さらに必要であれば、ビルドアッププロセス等により絶縁層、配線層及び抵抗素子等を形成し、レーザートリミング等により抵抗値調整を行う一連の工程を必要回数繰り返すことにより、所望の層数の抵抗素子内蔵配線回路板を得ることができる。

上記したように、本発明の抵抗素子は、主抵抗体と補助抵抗体とが並列に配置された構成になっているので、印刷等のかすれやパターンの欠けにより主抵抗体の抵抗値が増大しても、トリミング等にて補助抵抗体の抵抗値を調整することにより、容易に設定抵抗値に調整することができる。
また、この抵抗素子を多層配線回路板に内蔵することにより抵抗素子内蔵配線回路板の収率を向上させることができる。

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
まず、銅張積層板ＣＣＬ−ＨＬ８３０（三菱ガス化学製）の銅箔からなる導体層上に厚さ１５μmのドライフィルムレジストＲＹ−３３１５（日立化成製）をロールラミネータにて１１０℃、３ｋｇ／ｃｍでラミネートして感光層を形成し、露光量５５ｍＪの露光条件でパターン露光し、１%炭酸ナトリウム水溶液で現像を行うことでレジストパターンを形成した。
さらに、レジストパターンをマスクにして塩化第二鉄液を用いて導体層をエッチング処理し、レジストパターンを５％水酸化ナトリウム水溶液により除去することで絶縁層１１上に配線層２１、配線層２１の先端部に電極２１ａ及び配線層２２を形成した（図２（ａ）、（ａ’）及び（ａ’’）参照）。

次に、厚さ３７μmのドライフィルムレジストＲＹ−３２３７（日立化成製）をロールラミネータにて１１０℃、３ｋｇ／ｃｍでラミネートして感光層を形成し、露光量１２０ｍＪの露光条件でパターン露光し、１％炭酸ナトリウム水溶液で現像を行うことで電極２１ａ以外の箇所にレジストパターンを形成した。
さらに、基板を純水で洗浄し、前処理として酸洗浄およびプレディップ（商品名：ＳＳＰ−７００ 四国化成製）を施し、置換銀めっき液ＳＳＰ−７００（四国化成製）を用いた置換型無電解めっきにて電極２１ａ上に銀めっき層からなる貴金属皮膜３１を形成した（図２（ｂ）及び（ｂ’）参照）。

次に、カーボンペースト（商品名：ＴＵ−１００Ｋ−８Ｍアサヒ化学研究所製、比抵抗：１００Ω・ｃｍ）を２００メッシュ、線径：４０μｍのステンレスメッシュを用いたスクリーン版にて銀めっき層からなる貴金属皮膜３１が形成された電極２１ａ間に印刷し、９０℃、１０分乾燥した（図３（ｃ）及び（ｃ’）参照）。

さらに、カーボンペースト（商品名：ＴＵ−１０Ｋ−８Ｍアサヒ化学研究所製、比抵抗：１０Ω・ｃｍ）を３５０メッシュ、線径：２５μｍのステンレスメッシュを用いたスクリーン版にて電極２１ａ間に印刷し、９０℃、１０分乾燥後、さらに２００℃、１時間焼成して、銀めっき層からなる貴金属皮膜３１が形成された電極２１ａ間に幅０．６ｍｍ、長さ０．６ｍｍの主抵抗体４１と幅０．２ｍｍ、長さ０．６ｍｍの補助抵抗体４２とが並列に配置された本発明の抵抗素子４０が形成された抵抗素子内蔵配線回路板１００を得た（図３（ｄ）、（ｄ’）及び（ｄ’’）参照）
抵抗素子４０の抵抗値は５２．５ｋΩであった。

次に、抵抗素子内蔵配線回路板１００の補助抵抗体４２をレーザートリミングして所定位置にトリミング溝５１及び５２を形成して、トリミング溝５１にて粗調整、トリミング溝５１にて微調整して、１００ｋΩ±３％の設定抵抗値に調整された抵抗素子４０ａを作製し、抵抗素子が所定の抵抗値に調整された本発明の抵抗素子内蔵配線回路板１００ａを得た（図４（ｅ）参照）。

（ａ）は、本発明の抵抗素子内蔵配線回路板の一実施例を示す部分模式平断面図である。（ｂ）は、（ａ）をＡ−Ａ’線で切断した抵抗素子内蔵配線板の部分模式構成断面図である。（ｃ）は、ａ）をＢ−Ｂ’線で切断した抵抗素子内蔵配線板の部分模式構成断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の抵抗素子及び抵抗素子内蔵多層配線回路板の作製方法の一部の工程を示す部分模式平面図である。（ａ’）及び（ｂ’）は、（ａ）及び（ｂ）をＡ−Ａ’線で切断した部分模式構成断面図である。（ａ’’）は、（ａ）をＢ−Ｂ’線で切断した部分模式構成断面図である。 （ｃ）〜（ｄ）は、本発明の抵抗素子及び抵抗素子内蔵多層配線回路板の作製方法の一部の工程を示す部分模式平面図である。（ｃ’）及び（ｄ’）は、（ｃ）及び（ｄ）をＡ−Ａ’線で切断した部分模式構成断面図である。（ｄ’’）は、図３（ｄ）をＢ−Ｂ’線で切断した部分模式構成断面図である。 （ｅ）〜（ｆ）は、本発明の抵抗素子及び抵抗素子内蔵多層配線回路板の作製方法の一部の工程を示す部分模式平面図である。（ｂ）は、（ａ）をＡ−Ａ’線で切断した配線基板の模式構成断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、トリミングによる抵抗値調整の一例を示す説明図である。

符号の説明

１１、１１１……絶縁層
２１、２２、１２１……配線層
２１ａ、１２１ａ……電極
３１……貴金属皮膜
４０……抵抗素子
４０ａ、４０ｂ……抵抗値が調整された抵抗素子
４１……主抵抗体
４１ａ……トリミングにより抵抗値が調整された主抵抗体
４２……補助抵抗体
４２ａ、４２ｂ……トリミングにより抵抗値が調整された補助抵抗体
５１、５２、５３、５４、５５、５６、１５１、１５２、１５３……トリミング溝
１００……抵抗素子内蔵配線回路板
１００ａ、１００ｂ……抵抗値調整された抵抗素子内蔵配線回路板
１２１ａ……抵抗素子電極
１３１……被膜抵抗体

Claims (7)

1. 絶縁層と配線層とを備えた多層配線回路板に内蔵される抵抗素子であって、
   前記抵抗素子は前記配線層の一部からなる一対の電極間に形成されており、主抵抗体と補助抵抗体とで構成されていることを特徴とする抵抗素子。
2. 前記主抵抗体と補助抵抗体とは、当該電極間に並列に配置されていることを特徴とする請求項１記載の抵抗素子。
3. 前記補助抵抗体は、前記主抵抗体よりも幅が狭く、かつ比抵抗が小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の抵抗素子。
4. 前記電極の表面は貴金属皮膜により被覆されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の抵抗素子。
5. 前記貴金属皮膜は、置換型無電解めっきにて形成された銀めっき層であることを特徴とする請求項４記載の抵抗素子。
6. 前記主抵抗体と補助抵抗体は、少なくとも熱硬化性樹脂脂に導電性材料を分散された抵抗材料よりなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の抵抗素子。
7. 絶縁層と、配線層と、抵抗素子とを備えた素子内蔵多層配線回路板であって、
   前記配線層の一部からなる一対の電極間に請求項１乃至６のいずれか一項に記載の抵抗素子を設けたことを特徴とする抵抗素子内蔵配線回路板。
   
   

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