JP2517952B2 - 印刷抵抗基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明、印刷抵抗基板の製造方法に関し、特に印刷抵
抗基板の製造過程における印刷抵抗体の抵抗値変化や抵
抗値バラツキを防止するようにした印刷抵抗基板の製造
方法に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、スクリーン印刷技術等により抵抗体を形成
してなる印刷抵抗基板を製造するに際し、 耐半田保護層と各層との密着力を確保するための熱処
理工程を印刷抵抗体の抵抗値調整工程の前に行うことに
より、 抵抗値調整後の製造過程における抵抗値変化や抵抗値
バラツキを解消しようとするものである。

〔従来の技術〕

一般に、印刷抵抗基板を構成する印刷抵抗体上には、
該印刷抵抗体を半田ディップ工程における熱から保護す
るために耐半田保護層が形成されている。

すなわち上記耐半田保護層は、例えば光硬化型インキ
あるいは熱硬化型インキ等で形成され、印刷抵抗基板の
製造工程中で行われる半田ディップの際に発生する熱に
よる印刷抵抗体の抵抗値変化を防止するために設けられ
ている。

従来、この種の印刷抵抗基板を製造するには、基板上
に絶縁層を介して電極を形成し、この上に例えばカーボ
ンペースト等の抵抗体材料を印刷形成し、しかる後に該
抵抗体にトリミング加工を施して所定の抵抗値に調整す
る。最後に、抵抗値調整を行った抵抗体を覆うように耐
半田保護層を印刷形成した後、熱処理を施して該保護層
を硬化させるとともに各層間の密着力を確保することに
より印刷抵抗基板を作成していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように従来では、抵抗値調整のためのトリミング
加工を行った後、耐半田保護層を形成し熱処理を施して
いた。

ここで、例えば耐半田保護層として熱硬化型インキを
使用した場合には、印刷抵抗基板を温度100〜150℃で10
〜30分程度熱処理して保護層を硬化しており、光硬化型
インキを用いる場合には、例えば紫外線を照射して硬化
した後各層間の密着力向上のために100〜150℃で10〜30
分程度熱処理している。

したがって、この熱処理工程において、上記印刷抵抗
体に所謂熱履歴が生じ、この結果抵抗値変化や抵抗値バ
ラツキが発生するという問題があった。すなわち、従来
の製法では、既に精度良く調整した抵抗値が最後の熱処
理によって変化するという大きな問題を抱えている。

一般に、完成品の抵抗値がトリミング加工直後の抵抗
値の±５％以内の許容差であれば実用上支障がないとさ
れているが、上述の製法ではこの許容差が±10％程度と
大きくなり、製造歩留りや印刷抵抗基板の信頼性の低下
の大きな原因となっている。

そこで本発明は、上述の従来の実情に鑑みて提案され
たものであって、印刷抵抗体の抵抗値調整後の抵抗値変
化やバラツキが極めて小さく、製造歩留りや信頼性の優
れた印刷抵抗基板の製造方法を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明に係る印刷抵抗基
板の製造方法は、基板に電極を含む回路パターンを形成
し、次に上記電極と接続するように印刷抵抗体を形成
し、次いで上記印刷抵抗体を被覆する如く有機被覆材料
よりなる第１の保護層を形成し熱処理を施した後、上記
印刷抵抗体の抵抗値調整を行い、その後上記第１の保護
層を覆うようにして光硬化型樹脂よりなる第２の保護層
を形成するようにしたものである。

〔作用〕

本発明は、印刷抵抗体を形成した後、有機被覆材料か
らなる第１の保護層を印刷形成し熱処理を施して各層間
の密着力を確保し、その後抵抗値の調整を行っているの
で、この熱処理工程において抵抗値が変化したり、ある
いは抵抗値にバラツキが発生することが防止される。

そして、最後に第１の保護層を覆うようにして光硬化
型樹脂からなる第２の保護層が形成されるので、半田デ
ィップ工程の熱から印刷抵抗体の保護を図ることができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明を適用した印刷抵抗基板の製造方法をそ
の工程順序に従って示す図面を参照しながら説明する。

本発明により印刷抵抗基板を製造するには、先ず、第
１図に示すように、基板（１）上に導体膜（２）を形成
し、その上に所望の回路パターンが得られるようにパタ
ーンレジストを塗布し〔本実施例では導体膜（２）が３
個所等間隔で残存するような形状〕、塗膜を形成した
後、例えば100W,4m/Minの水銀ランプを３灯使用して上
記レジストを硬化させる。続いて、FeCl₂，CuCl₂等のエ
ッチング液を用いて導体膜（２）にエッチング処理を施
して所定の形状にパターニングする。その後、NaOH水溶
液によって残存レジスト膜を剥離し所望パターンの導体
膜（２）を有する基板（１）を作成する。

ここで、上記基板（１）としては、例えば紙基材フェ
ノール樹脂積層板，紙基材エポキシ樹脂積層板，ガラス
布基材エポキシ樹脂積層板,CEM材，セラミック基板等が
挙げられる。

次に、第２図に示すように、左右両端位置の導体膜
（２），（２）の一部（2a），（2b）と中心位置の導体
膜（２）の全部を覆うようにアンダーコート層と称され
る絶縁層（３）を印刷形成する。

上記アンダーコート層（３）は、所謂ソルダーレジス
トを通常の印刷技術によって形成するもので、印刷され
たソルダーレジストは10〜30分間、130〜150℃の熱を加
えることによって硬化する。

次いで、第３図に示すように、上記導体膜のうち、例
えば両端に位置する導体膜（２），（２）上に電極
（４），（４）を形成する。この結果、これら電極
（４），（４）は左右両端位置の導体膜（２），（２）
と導通されたことになる。

上記電極（４）としては、導電性ペーストが好適であ
り、本実施例ではAgペーストを用い、これを印刷形成し
た後、10〜30分間,130〜150℃の温度で加熱硬化した。

その後、第４図に示すように、上記電極（４），
（４）間にアンダーコート層（３）を被覆するように抵
抗体（５）を形成する。上記抵抗体（５）としては、例
えばカーボンペーストが好適で、この形成方法として
は、スクリーン印刷等の印刷技術で塗布した後、30〜60
分間,150〜180℃の温度で加熱硬化することにより形成
できる。

なお、第３図に示す電極形成工程と、第４図に示す抵
抗体形成工程とを前後させ、抵抗体を形成した後、電極
を形成するようにしてもよい。

続いて、第５図に示すように、上記基板（１）上に積
層形成された導体層（２），アンダーコート層（３），
電極（４），抵抗体（５）を覆うように第１の保護層
（６）を塗布し、熱処理を施して硬化する。

この第１の保護層（６）は、特に各層との密着力の確
保、及び後述の抵抗値調整工程時における抵抗体（５）
の損傷を防止する目的のものである。そして、この第１
の保護膜（６）の膜厚ｌは、５〜20μｍ程度に設定する
ことが好ましい。すなわち、上記膜厚ｌが５μｍ以下で
はこの保護層（６）による上述の効果が薄れ好ましくな
い。逆に、上記膜厚ｌを20μｍ以上にすると、上述の抵
抗値調整を例えばレーザー光線にて行った場合、トリミ
ングになかりの時間を必要とし、大きなレーザーパワー
を要するとともに、このトリミング時に熱が抵抗体
（５）中に拡散し抵抗値変動の原因となり好ましくな
い。

ここで、上記第１の保護層（６）は、熱収縮による収
縮残存応力が200〜900kg/cm²の範囲内の材料が好適であ
る。この収縮残存応力が900kg/cm²以上では、半田ディ
ップを行った場合、印刷抵抗体（５）が受ける応力が大
きくなり、抵抗値変化が顕著となるので好ましくない。

かかる要件を満足する第１の保護層（６）としては、
例えばクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を主体とす
るベースレンジとアクリレート系希釈モノマーを主成分
とする有機被膜が好適である。

上記有機被膜のベースレンジとして使用されるクレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂は、機械的塗膜強度を向
上させるために用いられるもので、次式で表される。

（但し、上記式中Ｒは水素又は一価の炭化水素基等を表
すものであり、ｎは整数を表す。） 上記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の分子量は
3000〜10000程度であることが好ましい。

また、上記有機被膜のベースレンジは、上記クレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂にエポキシ変性ウレタンア
クリレートを加えたものでもよい。

上記エポキシ変性ウレタンアクリレートは、光硬化樹
脂であって、半田ディップ後の印刷抵抗体の熱収縮が少
なく抵抗値変動を少なくするために用いられるもので、
次式で表される。

この場合、エポキシ変性ウレタンアクリレートの分子
量は2000〜3000程度であることが好ましい。

上述のエポキシ変性ウレタンアクリレート及びクレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂は、基本的には、エポキ
シ変性ウレタンアクリレート：クレゾールノボラック型
エポキシ樹脂＝1:1の配合比で使用することが好まし
い。しかし、印刷抵抗基板の信頼性向上のために必要と
される塗膜硬度は、4H〜9Hの範囲内にあることが要求さ
れる。そこで、上記エポキシ変性ウレタンアクリレート
及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂の硬化後の塗
膜硬度条件の観点からは、エポキシ変性ウレタンアクリ
レート：クレゾールノボラック型エポキシ樹脂＝7:3以
上であることが好ましい。したがって、塗膜強度だけを
考えるとクレゾールノボラック型エポキシ樹脂のみをベ
ースレンジとして有機被膜材料としてもよい。

さらに、上記有機被膜材料の光硬化条件、収縮応力の
観点からは、エポキシ変性ウレタンアクリレート：クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂＝7:3〜6:4の範囲であ
ることが好ましい。

上記有機被膜材料は、特性の向上，粘度調整等の点か
ら、上述のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を主成
分としエポキシ変性ウレタンアクリレートを併用してな
るベースレンジ中に、希釈モノマーと、必要に応じて重
合開始剤と、フィラーと、消泡剤とを添加する。この場
合、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を20〜100重
量部、エポキシ変性ウレタンアクリレートを０〜100重
量部、希釈モノマーを40〜80重量部、重合開始剤を１〜
３重量部、フィラーを10〜20重量部、消泡剤を0.5〜２
重量部とすることが好ましい。

上記希釈モノマーとしては、例えば２−ヒドロキシア
ルキルアクリレート,2−ヒドロキシアルキルメタアクリ
レート，エチレングリコールジアクリレート，エチレン
グリコールジメタクリレート,1,6−ヘキサンジオールジ
アクリレート,1,6−ヘキサンジオールジメタクリレー
ト，ネオペンチレングリコールアクリレート，ネオペン
チレングリコールジメタクリレート，トリエチレングリ
コールジアクリレート，トリエチレングリコールジメタ
クリレート，トリメチロールプロパントリアクリレー
ト，トリメチロールプロパントリメタクリレート及びそ
の他の不飽和ポリエステルアクリレート，不飽和ポリエ
ステルメタクリレート（分子量100〜1000）が挙げられ
る。

上記重合開始剤は、有機被膜を硬化させるべく重合を
開始するために加えられるもので、例えばベンゾインエ
ーテル，イソプロピルベンゾインエーテル，ベンゾイン
エチルエーテル，ベンゾインメチルエーテル，α−アク
リルオキシムエーテル，ベンジルケタール，ヒドロキシ
シクロヘキシルフェニルケトン，アセトン誘導体，ベン
ジル，ベンゾフェノン，メチル−ｏ−ベンゾインベンゾ
エート，チオイサントン誘導体等が挙げられる。

上記フィラーとしては、例えば微粒炭酸カルシウム，
シリカ，シランカップリング剤コーティングタルク，タ
ルク,MgO,アルミナ，雲母，ベンゾグアナミン樹脂球状
微粉体，架橋ポリスチレンビーズ等が挙げられる。

上記消泡剤としては、例えばアクリル系，シリコン
系，ハロゲン系の消泡剤が挙げられる。

上述の組成からなる耐半田保護材料は、光硬化型樹脂
として使用され、光硬化の方法としては、紫外線による
硬化を行う。その際には、例えば80〜100Wのメタルハラ
イドランプ若しくは水銀ランプを２灯〜３灯,6m/Min以
上，温度70〜80℃の条件で使用することができる。

あるいは、上記第１の保護層（６）として、エポキシ
系樹脂等の熱硬化性樹脂を用いてもよい。但し、この場
合にも、熱硬化後の収縮残存応力が200〜900kg/cm²の範
囲内の材料を用い、この膜厚は５〜20μｍとする。例え
ば、エポキシ系の熱硬化樹脂の収縮残存応力は2000〜50
00kg/cm²と大きくこのままでは使用できないが、希釈す
ることにより使用可能となる。

以上のようにして印刷抵抗体（５）を第１の保護層
（６）で被覆した後、この抵抗体（５）の抵抗値を調整
するために、第６図に示すように、中央に位置する導体
膜（２）パターン上に形成された印刷抵抗体（５）の一
部（5a）を切断し、所定の抵抗値となるように調整す
る。

この抵抗値調整手段としては、レーザー光線による所
謂レーザートリミング法や、サンドブラスト等の機械的
手段による方法があるが、加工の信頼性や周辺部材の損
傷等の観点からはレーザートリミングが好適である。

このように本発明では、印刷抵抗体（５）を第１の保
護層（６）で被覆し、該保護層（６）と各層間の密着性
を確保するための熱処理を施した後に、抵抗値調整を行
っているので、この熱処理工程における抵抗値変化が解
消される。同時に、保護層（６）の密着力も確保される
ので、機械的強度も確保される。

最後に、半田ディップの際の熱から上記印刷抵抗体
（５）を確実に保護するため、第７図に示すように、上
記第１の保護層（６）を覆うように第２の保護層（７）
を所定の膜厚となようにスクリーン印刷の手法で形成
し、しかる後に上記保護層（７）硬化させて印刷抵抗基
板を完成する。

ここで、上記第２の保護層（７）としては、先の第１
の保護層（１）に使用したクレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂を主体とするベースレンジとアクリレート系希
釈モノマーとを主成分とする樹脂等の光硬化型樹脂を用
いる。しかも、この第２の保護層（７）は、一度に塗布
硬化させるのではなく、２〜３段階に分けて形成するこ
とがより好ましい。

このように本発明では、第２の保護層（７）に光硬化
型樹脂を用いているので、該保護層（７）に光を照射す
るだけで硬化できる。したがって、得られる印刷抵抗基
板における印刷抵抗体（５）は抵抗値調整後の抵抗値と
略同等に制御される。すなわち、本発明を適用した印刷
抵抗基板においては、抵抗値変化が所定の抵抗値許容範
囲内（±５％）に制御できるので、印刷抵抗基板の信頼
性及び製造歩留りは大幅に向上する。

また、上記第２の保護層（７）の収縮応力は、上記第
１の保護層（６）がクッションとなるために、抵抗体
（５）に直接作用することはない。したがって、この第
２の保護層（７）の収縮応力にて抵抗体（５）の抵抗値
が大きく変化する心配はない。

さらに、印刷抵抗体（５）は第１の保護層（６）にて
覆われ、かつ該保護層（６）には熱処理が施され各層と
の密着性が確保されているているので、得られる印刷抵
抗基板の機械的強度は従来と同程度となる。

本発明者等は、上述の工程を経て作成される印刷抵抗
基板について、抵抗値の変化及びバラツキについて調べ
た。

すなわち、第１の保護膜（６）及び第２の保護膜
（７）として、以下に示す組成物を混合したものを用い
た。

エポキシ変性ウレタンアクリレート 60重量部 クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 50重量部 希釈モノマー：トリエチレングリコールジアクリレート
22重量部 重合開始剤：ベンゾインエーテル 2.3重量部 フィラー：シランカップリング剤コーティングタルク13
重量部 消泡剤 １重量部 そして、第１の保護層（６）を印刷・硬化し、印刷抵
抗体の抵抗値調整をした後の抵抗値のバラツキ及び完成
した第２の保護層（７）を形成した後の抵抗値のバラツ
キを調べた。結果を、それぞれ第８図及び第９図に示
す。なお、測定個数はそれぞれ7000個とした。

この第８図及び第９図から明らかなように、本発明を
適用することにより、得られる印刷抵抗基板の抵抗値の
バラツキは、±２％以内に制御できることが確認され
た。比較のために、従来の製法で作成した印刷抵抗基板
についても抵抗値変化を調べたところ、抵抗値の調整後
に熱処理を施した後の抵抗値は０〜−６％程度のバラツ
キがあり、さらに完成品においては、±10％程度のバラ
ツキがあった。

したがって、本発明を適用することにより抵抗値の変
化やバラツキが大幅に改善され、製造歩留りや信頼性に
優れた印刷抵抗基板が提供されることがわかった。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明方法は、印刷抵抗体を形成し
た後、有機被覆材料からなる第１の保護層を形成し熱処
理を施すことにより、印刷抵抗体と第１の保護層間の密
着力を確保し、その後、印刷抵抗体の抵抗調整を行って
いるので、熱処理工程において抵抗値が変化したり、あ
るいは抵抗値のバラツキが発生するようなことを防止で
きる。従って、製造歩留りや信頼性に優れた印刷抵抗基
板を得ることができる。

そして、最終工程において、有機被覆材料からなる第
２の保護層を形成してなるので、半田ディップ工程の熱
から印刷抵抗体を保護し、半田ディップによる抵抗値の
変化を防止し得る印刷抵抗基板を提供できる。

また、第１及び第２の保護層をそれぞれ有機被覆材料
により形成してなるので、各保護層を低温により成膜す
ることができる。従って、保護層の成形時の熱によっ
て、印刷抵抗体の抵抗値の変化を最小限に抑えることが
でき、信頼性に優れた印刷抵抗基板を得ることができ
る。特に、第２の保護層に光硬化型樹脂を用いることに
より、一層の低温処理が可能であり、印刷抵抗体の抵抗
値の変化に与える影響を小さくすることができる。ま
た、第１及び第２の保護層をそれぞれ有機被覆材料によ
り形成することにより、各保護層の密着性が確保でき、
信頼性の高い抵抗体の保護層となすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明を適用した印刷抵抗基板の
製造方法の一例をその工程順に従って示すもので、第１
図はパターンエッチング工程を示す断面図、第２はアン
ダーコート層形成工程を示す断面図、第３図は電極印刷
工程を示す断面図、第４図は印刷抵抗体の印刷工程を示
す断面図、第５図は第１の保護層形成工程を示す断面
図、第６図は抵抗値調整工程を示す平面図、第７図は第
２の保護層形成工程を示す断面図である。 第８図及び第９図は本発明により作成された印刷抵抗基
板における抵抗値のバラツキの測定結果を示す特性図で
あり、第８図は抵抗値調整後の測定結果を、第９図は完
成した印刷抵抗基板の測定結果をそれぞれ示す。 １……基板 ２……導体膜 ３……アンダーコート層 ４……電極 ５……印刷抵抗体 ６……第１の保護層 ７……第２の保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−27104（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−71160（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−96604（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に電極を含む回路パターンを形成し、 次に上記電極と接続するように印刷抵抗体を形成し、 次いで上記印刷抵抗体を被覆する如く有機被覆材料より
   なる第１の保護層を形成し熱処理を施した後、 上記印刷抵抗体の抵抗値調整を行い、 その後上記第１の保護層を覆うようにして光硬化型樹脂
   よりなる第２の保護層を形成することを特徴とする印刷
   抵抗基板の製造方法。