JP2699980B2 - 膜素子を内層した配線基板 - Google Patents

膜素子を内層した配線基板

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 抵抗、コンデンサ等の膜素子を内装した配線基板に関
し、 印刷・焼成を主工程として厚膜回路を内層した配線基板
を形成する場合に、特に、印刷・焼成等の工程中に膜抵
抗素子が酸化還元等による損傷を受けないようにするこ
とを目的とし、 金属基材にホーロー層を形成し、該ホーロー層上に無
機質厚膜導体パターン及び該パターンに接続する所望の
厚膜回路素子を印刷・焼成してなる配線基板上に、絶縁
樹脂層を形成すると共に該絶縁樹脂層を介してビアホー
ル等で所望により前記導体パターンと該絶縁樹脂層の上
に形成した表面層配線パターンとを接続したことを特徴
とする、膜素子を内層した配線基板を構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は電子回路の配線基板に関し、特に抵抗、コン
デンサ等の膜素子を内層した配線基板に関する。
抵抗、コンデンサ等の膜素子を配線基板の内部に形成
して、配線基板を多層化する場合に、印刷・焼成等の工
程で膜素子が損傷を受けず、かつ低コストで実現でき、
用途に応じて融通性のある配線基板が要望される。
〔従来の技術〕
従来、配線基板内に個別部品である膜素子(抵抗、コ
ンデンサ等)を構成する場合に、信頼度が高く、産業
用、民生用として広く採用されている方法として、第5
図に示すように、セラミック基板、ホーロー基板等の無
機質の絶縁基板11上に銅(Cu)、銀パラジウム(Ag−P
d)、銀プラチナ(Ag−Pt)の粉末とガラス質粉末等よ
りなる導体ペーストを印刷・焼成し、無機成分の焼結又
は溶融により厚膜導体パターン12を形成し、この厚膜導
体パターン12の所望の位置に酸化ルテニウム(RuO2)粉
末とガラス質粉末等よりなる抵抗ペースト13を焼成して
無機質の膜抵抗素子を形成し、レーザー照射等のトリミ
ングによりこの抵抗ペースト(膜抵抗素子)13の抵抗値
の調整を行うものである。
また、この配線基板の多層化にあたっては、第6図に
示すように、導体ペースト12と絶縁体ペースト14を交互
に印刷・焼成し、接続ビア15を設けることにより導体パ
ターン12と表面層配線パターン16とが接続され、多層配
線が行われる。しかしながら、膜抵抗素子13上に回路パ
ターン16を設けて膜抵抗素子13を配線基板の内層に形成
することは絶縁体ペースト14、接続ビア15、表面層配線
パターンを構成する無機質ペーストの焼成は膜抵抗素子
13と同程度温度の焼成温度である為に膜抵抗素子13が酸
化或いは還元により変質しないよう焼成工程上の考慮が
必要で、また抵抗トリミング上も困難である。
また、膜抵抗素子として、産業用としては信頼度上不
十分とされている、炭素粉末を樹脂成分の加熱・硬化に
より成膜するポリマー厚膜抵抗ペーストは、配線導体で
ある炭素粉末が絶縁体と共にポリマーの加熱重合により
形成されたものであるため、後工程での加熱条件及び膜
抵抗素子はサンドブラス、レーザー等のトリミングによ
って抵抗値の調整を行う必要があり、抵抗膜素子の配線
基板内層化は困難である。
また、後工程で焼成加熱条件が厳しくない方法とし感
光性ポリマーを無機質配線基板上に塗布し、無機質配線
基板の絶縁層とし、この感光性ポリマーにホトエッチン
グ法でビア接続用の穴を設け、その上に無電解メッキ積
み上げ法或いはホトエッチング法等により所望の配線パ
ターンを形成する方法が、特に、デジタル高速信号の回
路において、絶縁層の低誘電率化の目的で発案されてい
る。しかし、この方法は感光性ポリマー、ホトレジス
ト、導体のエッチング、塗布或いはメッキの繰り返し工
程であり、メタライズ、ホトエッチングを主工程とする
薄膜ハイブリッド基板と、印刷・焼成を主工程とする厚
膜ハイブリッド基板とのコスト比較で公知のように感光
性ポリマーを用いる方法は、工程が複雑でコスト高とな
る。また、主としてアルミナ等のセラミックからなる無
機質配線基板は、硬脆材料である為、曲げ、衝撃に弱
く、大型の基板は得にくい。更に配線基板の付加価値向
上の為、基板を折り曲げて筐体としての構造的用途を持
たせたい等、配線基板の多機能化かつ低コスト化の要求
が、特に携帯用電子機器に多くなる状況がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
従って、本発明の第1の課題は、印刷・焼成を主工程
として厚膜回路を内層した配線基板を形成する場合に、
特に、印刷・焼成等の工程中に膜抵抗素子が酸化、還元
等による損傷を受けないようにした配線基板を提供する
ことである。
本発明の第2の課題は、上記に加え、更に配線基板を
例えば筐体等の構造物の一部として使用可能なように融
通性のある配線基板を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
第1の課題を解決する手段として、本発明によれば、
金属基材にホーロー層を形成し、該ホーロー層上に無機
質厚膜導体パターン及び該パターンに接続する所望の厚
膜回路素子を印刷・焼成してなる配線基板上に、絶縁樹
脂層を形成し、この絶縁樹脂層上に表面層配線パターン
を形成すると共に該絶縁樹脂層を貫いて前記導体パター
ンと表面層配線パターンとを接続したことを特徴とす
る、膜素子を内層した配線基板が提供される。
また、第2の課題を解決する手段として、金属基材に
ホーロー層を区分し互いに間隔をあけて印刷・焼成し、
ホーロー層上に無機質厚膜回路を形成し、区分された各
ホーロー層上の前記厚膜回路を覆うように絶縁樹脂層を
形成し、絶縁樹脂層に形成した配線パターンにより、区
分された各ホーロー層上の前記厚膜回路間を相互に接続
したことを特徴とする、膜素子を内層した配線基板が提
供される。
〔作 用〕
本発明の第1の手段によれば、無機質の焼結或いは溶
融により形成される厚膜回路構成と、樹脂の重合・硬化
により形成されるポリマー厚膜回路構成は、焼成あるい
は重合時の加熱温度あるいは厚膜回路の耐熱性が大きく
隔たり、無機質の厚膜回路形成後、その上にポリマー厚
膜回路を形成してもその重合温度により無機質厚膜回
路、なかんずく膜抵抗素子が酸化、還元による損傷を受
けことはない。従って、印刷・焼成を主工程とした、低
コストで製造可能な、配線基板の内層に回路素子を埋設
した多層配線基板を提供することができる。
また、本発明の第2の手段によれば、ホーロー層を避
けた部分、即ち複数のホーロー層の間隔部分で配線基板
を折り曲げることにより、構造的要素を持たせ筐体の一
部等としての使用が可能となる。
〔実施例〕
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。
第1図は本発明の配線基板の第1実施例であり、鉄又
はアルミニウム等の金属基材1上にガラス質のホーロー
層2を所望により印刷・焼成したホーロー層基材に大型
集積回路(LSI)9及びチップ部品10を搭載・実装した
配線基板の実施例である。第2図は本発明の配線基板の
第2実施例であり、金属基材1上に相互に間隔をあけて
区分してガラス質のホーロー層2、2′を形成し、これ
らのホーロー層2、2′間をポリマー樹脂層からなる配
線パターン7で接続すると共に、上記ホーロー層2,2′
間で折り曲げた配線基板の実施例である。第3図は金属
基材1の両面に配線回路を構成し、スルーホール31にて
相互に接続した実施例である。
第4図は第1図の実施例にかかる配線基板の製造工程
を示す。第4図において、1は金属基材、例えば板厚が
1.2〜2mmの低炭素鋼で、この基材1上の所望位置に印刷
によりガラス基材よりなるホーローペースト2(2′)
を印刷し、溶着させる(a)。その後、厚膜導体ペース
ト、例えば銀パラジウム(Ag−Pd)とガラスフリットと
を混合したペーストを塗布し、所望の厚膜回路パターン
或いは電極3を印刷・焼成する(b)。次工程で厚膜回
路パターン3に接続する所望の位置に厚膜抵抗ペースト
(例えばRuO2)を印刷・焼成し、圧膜抵抗素子4を形成
する(c)。次工程で、厚膜回路パターン3の多層接続
を行う為のビアホール5を厚膜回路パターン3上に印刷
・焼成する(d)。次工程で厚膜抵抗素子4をレーザ等
でトリミングし、所望の抵抗値に調整する。次工程で絶
縁樹脂材料6を配線基板全面に印刷・重合し(e)、更
に次工程でポリマー導体ペーストを印刷・重合し、所望
の回路パターン7を成形し、更にその上の所望の位置に
ハンダレジストペースト8を印刷・重合する(f)。回
路パターン7を形成する際は、この回路パターン7がビ
アホール5を介して内層の厚膜回路パターン3に接続さ
せる。
なお、ホーローペースト2、厚膜導体(回路パター
ン)3、厚膜抵抗ペースト(抵抗素子)4の焼成温度
は、素材により大きく異なるが約500〜1000℃の範囲で
ある。一方、ポリマー材料(絶縁樹脂材料6、回路パタ
ーン7)の重合温度は約150〜250℃の範囲であり、厚膜
抵抗素子4が配線基板に内層化されても、多層化工程、
即ちポリマー材料の重合の工程で充分堪えうる程度の低
い温度範囲である。
また、第1図において、多層化した配線基板の表面回
路パターン7に接続するように大型集積回路(LSI)9
やチップ部品10をハンダペースト上に載せリフローハン
ダ付けすることにより、固定・実装される。また、もう
一方のホーロー層2′上にも前記と同様に、厚膜導体
(回路パターン)3、厚膜抵抗ペースト(抵抗素子)4
が印刷・焼成され、かつポリマー材料(絶縁樹脂材料
6、回路パターン7)が重合される。ホーロー層2、
2′間の領域は、絶縁樹脂材料6、回路パターン7、及
び所望によりハンダレジストペースト8が延びており、
一方のホーロー層2上の膜素子4と他方のホーロー層
2′上の膜素子4とが表面層の回路パターン7を介して
互いに接続されている。
第2図に示した実施例は、前述のように、第1図に示
した配線基板のホーロー層2、2′間の領域21を折り曲
げたものである。このように、ホーロー基板では、厚膜
回路焼成後、基板を折り曲げることは困難であるが、ポ
リマー基板では可能であり、第2図の実施例が可能とな
る。なお、大型集積回路(LSI)9やチップ部品10等に
過度のストレスをかけることがなければ、これらの部品
の搭載の前後を問わず折り曲げ可能である。また、ホー
ロー層2、2′の大きさを所望に限定するなら基材1の
金属とガラス質のホーロー層2との膨張率差により生ず
る熱応力を許容範囲内に押さえることができる。このこ
とにより、基材金属1としてアルミニウム等の軽金属を
用いることが可能となる。
第3図は、前述のように、金属基材1の両面に配線回
路を構成し、スルーホール31にて相互に接続した実施例
である。即ち、金属基材1の上面には、第1図の実施例
と同様の方法で多層化した回路を構成し、一方、金属基
材1の下面は、内層に抵抗素子等の厚膜素子を形成する
ことなく、絶縁樹脂材料6上に回路パターン7′を形成
し、大型集積回路(LSI)9やチップ部品10等を搭載し
たものである。上面のホーロー層2、2′間の領域には
上下面を貫通するスルーホール31が形成され、このスル
ーホール内の導体部分7″を介して上下の回路パターン
7、7″が互いに接続されている。
〔発明の効果〕
以上に説明したように、本発明によれば、配線基板の
内層に信頼度の勝れた無機質の膜抵抗素子を構成するこ
とができ、高密度の部品実装、配線パターンが可能とな
る。
また、ホーロー基板を用いた場合、基板折り曲げ部を
ポリマー質で構成することで、配線が接続されたホーロ
ーの折り曲げ基板が可能となる。ホーロー基板の基材に
軽量のアルミニウム等を用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の膜素子を内層した配線基板の第1実施
例の断面図、第2図は基板を折り曲げた本発明の配線基
板の第2実施例の断面図、第3図は基板の上下面をスル
ーホールで接続した本発明の配線基板の第3実施例の断
面図、第4図は第1図の実施例の配線基板の製造工程を
示す図、第5図及び第6図は従来の配線基板を説明する
ための断面図である。 1……金属基材、 2……ホーロー層、 3……回路パターン、(厚膜導体ペースト) 4……厚膜抵抗素子、 5……ビアホール、 6……絶縁材料、 7……回路パターン、(ポリマー導体ペースト) 8……ハンダレジストパターン、 9……大型集積回路(LSI)、 10……チップ部品、 21……折り曲げ部、 31……スルーホール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 龍 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古河電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−1858(JP,A) 特開 昭59−99787(JP,A) 特開 昭61−181187(JP,A) 実開 昭55−156477(JP,U) 実開 昭58−99855(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属基材(1)にホーロー層(2)を形成
    し、該ホーロー層上に無機質厚膜導体パターン(3)及
    び該パターンに接続する所望の厚膜回路素子(4)を印
    刷・焼成してなる配線基板上に、絶縁樹脂層(6)を形
    成し、この絶縁樹脂層上に表面層配線パターン(7)を
    形成すると共に該絶縁樹脂層を貫いて前記導体パターン
    (3)と表面層配線パターン(7)とを接続したことを
    特徴とする、膜素子を内層した配線基板。
  2. 【請求項2】金属基材(1)にホーロー層(2,2′)を
    区分し互いに間隔をあけて印刷・焼成し、ホーロー層上
    に無機質厚膜回路(3,4)を形成し、区分された各ホー
    ロー層(2,2′)上の前記厚膜回路を覆うように絶縁樹
    脂層(6)を形成し、絶縁樹脂層に形成した配線パター
    ン(7)により、区分された各ホーロー層上の前記厚膜
    回路(3,4)間を相互に接続したことを特徴とする、膜
    素子を内層した配線基板。
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