JP3801929B2

JP3801929B2 - 抵抗層積層材の製造方法および抵抗層積層材を用いた部品の製造方法

Info

Publication number: JP3801929B2
Application number: JP2002039548A
Authority: JP
Inventors: 謹二西條; 一雄吉田; 真司大澤
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2022-02-18
Also published as: JP2003236679A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、導電性に優れた導電層と、電気抵抗性を有する抵抗層とを３層以上積層してなる抵抗層積層材の製造方法、および抵抗層積層材を用いた部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化・軽量化に伴い実装基板の高密度化が進み、実装部品点数の削減が進んでいる。このような背景の中で基板自体に実装部品を埋め込む方法が提案されてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、導電性に優れた導電層と、所要の比抵抗を有する抵抗層とを３層以上積層してなる抵抗層積層材の製造方法、およびプリント配線板、リードフレーム、ＩＣパッケージなどに適用できる抵抗層積層材を用いた部品の製造方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題に対する第１の解決手段として本発明の抵抗層積層材の製造方法は、導電層と抵抗層とを３層以上積層してなる抵抗層積層材の製造方法であって、抵抗層積層材の少なくとも１つの接合面が、比抵抗としては、２０℃で、１〜２０μΩ・ｃｍの範囲である常温で固体である金属または、これらの金属のうち少なくとも１種類を含む合金からなる導電層および比抵抗としては、２０℃で、３０〜３００μΩ・ｃｍの範囲である常温で固体である銅−１２〜１５質量％マンガン−２〜４質量％ニッケル合金、銅−ニッケル合金、ニッケル−クロム系合金、ニッケル−２０質量％クロム−３質量％アルミニウム−２質量銅合金、ニッケル−１〜２０質量％リン合金、ニッケル−２質量％ホウ素−８〜１６質量％リン合金、鉄−クロム合金、鉄−炭素合金、パラジウム−銀合金、パラジウム−金−鉄合金、ニッケル−２０質量％タングステン−６質量％リン合金、ニッケル−１９質量％モリブデン−０．６質量％リン合金、ニッケル−コバルト−ホウ素合金、ニッケル−鉄−ホウ素合金、ニッケル−ホウ素合金、ニッケル−鉄−リン系合金、ニッケル−コバルト−リン合金、ニッケル−パラジウム−リン合金、ニッケル−銅−リン合金、ニッケル−錫−リン合金、ニッケル−マンガン−リン合金、ニッケル−亜鉛−リン合金あるいは、ニッケル−バナジウム−リン合金からなる抵抗層の接合されるそれぞれの面を活性化処理した後、活性化処理面同士が対抗するように該導電層と該抵抗層を当接して重ね合わせて積層接合する方法とした。この場合、前記活性化処理が、１０〜１×１０^−３Ｐａの不活性ガス雰囲気中で、前記導電層および前記抵抗層をそれぞれアース接地された一方の電極Ａと接触させ、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触した前記導電層および前記抵抗層のそれぞれの面積が、電極Ｂの面積の１／３以下となるようにスパッタエッチング処理することが望ましい。
【０００５】
前記課題に対する第２の解決手段として、請求項１または２記載の抵抗層積層材の製造方法を使って製造することを特徴とする部品の製造方法とした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の製造方法を説明する。図１は、本発明の製造方法を用いた抵抗層積層材の製造に用いる積層体２０の１実施形態を示す概略断面図であり、導電層２６と抵抗層２８を積層した例を示している。さらに図２は、本発明の製造方法を用いた抵抗層積層材２２の１実施形態を示す概略断面図であり、図１に示す積層体２０の抵抗層２８側に導電層２４を積層接合した例を示している。
【０００７】
導電層２４、２６の材質としては、抵抗層積層材を製造可能な素材で導電性の優れたものであれば特にその種類は限定されず、抵抗層積層材の用途により適宜選択して用いることができる。導電層の比抵抗としては、２０℃で、１〜２０μΩ・ｃｍの範囲であることが好ましく、更に、１〜１０μΩ・ｃｍの範囲であることがより好ましい。例えば、常温で固体である導電性の優れた金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｎなど）や、これらの金属のうち少なくとも１種類を含む導電性の優れた合金（例えば、ＪＩＳに規定の合金など）などが適用できる。抵抗層積層材の用途がプリント配線板などであれば、導電層２４、２６としては、導電性に優れた金属であるＣｕ、Ａｌなどや、これらの金属のうち少なくとも１種類を含む導電性の優れた合金などを適用することができる。すなわち銅層、アルミニウム層などを導電層２４、２６として適用することが可能である。銅層としては、Ｃｕの他、ＪＩＳに規定の無酸素銅、タフピッチ銅、リン青銅、黄銅や、銅ベリリウム系合金（例えば、ベリリウム２質量％、残部が銅の合金など）、銅銀系合金（例えば、銀３〜５質量％、残部が銅の合金など）など、アルミニウム層としては、Ａｌの他、ＪＩＳに規定の１０００系、３０００系などのアルミニウム合金を適用することができる。
【０００８】
抵抗層２８の材質としては、抵抗層積層材を製造可能な素材で所要の比抵抗を有するものあれば特にその種類は限定されず、抵抗層積層材の用途により適宜選択して用いることができる。抵抗層の比抵抗としては、２０℃で、３０〜３００μΩ・ｃｍの範囲であることが好ましい。例えば、常温で固体であり、所要の比抵抗を有する合金（例えば、ＪＩＳに規定の合金など）などが適用できる。抵抗層積層材の用途がプリント配線板などであれば、配線パターンに抵抗配線部を形成可能な所要の比抵抗を有する抵抗合金を適用することができる。抵抗合金としては、銅−マンガン系合金（例えば、マンガン：１２〜１５質量％、ニッケル：２〜４質量％、残部が銅の合金など）、銅−ニッケル系合金（例えば、銅：５５質量％、ニッケル：４５質量％からなる合金など）、ニッケル−クロム系合金（例えば、ニッケル：８０質量％、クロム：２０質量％からなる合金あるいは、ニッケル：７５質量％、クロム：２０質量％、アルミニウム：３質量％、銅：２質量％からなる合金など）、ニッケル−リン系合金（例えば、リン：１〜２０質量％、残部がニッケルの合金など）、ニッケル−ホウ素−リン系合金（例えば、ホウ素：２質量％、リン：８〜１６質量％、残部がニッケルの合金など）、鉄−クロム系合金（例えば、クロム：２０質量％、アルミニウム：３質量％、残部が鉄の合金など）、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、パラジウム−銀系合金、パラジウム−金−鉄系合金、ニッケル−タングステン−リン系合金（例えば、タングステン：２０質量％、リン：６質量％、残部がニッケルの合金など）、ニッケル−モリブデン−リン系合金（例えば、モリブデン：１９質量％、リン：０．６質量％、残部がニッケルの合金など）、ニッケル−コバルト−ホウ素系合金、ニッケル−鉄−ホウ素系合金、ニッケル−ホウ素系合金、ニッケル−鉄−リン系合金、ニッケル−コバルト−リン系合金、ニッケル−パラジウム−リン系合金、ニッケル−銅−リン系合金、ニッケル−錫−リン系合金、ニッケル−マンガン−リン系合金、ニッケル−亜鉛−リン系合金、ニッケル−バナジウム−リン系合金などを適用することができる。
【０００９】
また導電層２４、２６や抵抗層２８の厚みは、抵抗層積層材を製造可能であれば特に限定はされず、抵抗層積層材の用途により適宜選定して用いることができる。導電層や抵抗層が箔などの板材からなる導電板や抵抗板の場合には、例えば１〜１０００μｍであることが好ましい。１μｍ未満では導電板や抵抗板としての製造が難しくなり、１０００μｍを超えると抵抗層積層材としての製造が難しくなる。より好ましくは、１０〜５００μｍである。なお導電板や抵抗板は、電解箔や圧延箔などの板材であってもよいし、板材にめっきや蒸着などによる膜材を積層したものであってもよい。また導電層や抵抗層がめっきや蒸着などによる膜材からなる導電膜や抵抗膜の場合には、例えば０．０１〜１０μｍであることが好ましい。０．０１μｍ未満では導電膜や抵抗膜としての形成が難しくなり、１０μｍを超えると製造時間が長くなりすぎる。より好ましくは、０．１〜５μｍである。なお導電膜や抵抗膜は、抵抗層積層材の用途により、電気めっき、無電解めっき、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティングなどの製膜手段から適宜選択して用いることができる。
【００１０】
抵抗層積層材は、導電層や抵抗層を３層以上積層したものであって、抵抗層積層材の少なくとも１つの接合面は、接合されるそれぞれの面を活性化処理した後、活性化処理面同士が対抗するように当接して重ね合わせて積層接合したものである。抵抗層積層材の製造に用いる積層体２０は、例えば図１に示すような導電板２６−抵抗膜２８の２層構造などであり、導電板２６にめっきなどの製膜手段によって抵抗膜２８を積層したものである。この積層体２０の抵抗膜２８側に導電板２４を活性化接合法により積層接合して、図２に示すような導電板２６−抵抗膜２８−導電板２４の３層構造などの抵抗層積層材２２を製造することができる。以下にその活性化接合法について説明する。
【００１１】
図２に示す抵抗層積層材２２の活性化接合法による製造方法について説明する。図４に示すように、真空槽５２内において、巻き戻しリール６２に設置された積層体２０の抵抗膜２８の導電板２４との接合予定面側が、活性化処理装置７０で活性化処理される。同様にして巻き戻しリール６４に設置された導電板２４の抵抗膜２８との接合予定面側が、活性化処理装置８０で活性化処理される。
【００１２】
活性化処理は、以下のようにして実施する。すなわち、真空槽５２内に装填された導電板２４、積層体２０をそれぞれアース接地された一方の電極Ａと接触させ、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に、１０〜１×１０^−３Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気好ましくはアルゴンガス中で、１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触した導電板２４、積層体２０の抵抗膜２８のそれぞれの面積が、電極Ｂの面積の１／３以下となるようにスパッタエッチング処理する。なお不活性ガス圧力が１×１０^−３Ｐａ未満では安定したグロー放電が行いにくく高速エッチングが困難であり、１０Ｐａを超えると活性化処理効率が低下する。印加する交流は、１ＭＨｚ未満では安定したグロー放電を維持するのが難しく連続エッチングが困難であり、５０ＭＨｚを超えると発振し易く電力の供給系が複雑となり好ましくない。また、効率よくエッチングするためには電極Ａと接触した導電板２４、積層体２０の抵抗膜２８のそれぞれの面積を電極Ｂの面積より小さくする必要があり、１／３以下とすることにより充分な効率でエッチング可能となる。
【００１３】
その後これら活性化処理された導電板２４、積層体２０を積層接合する。積層接合は、導電板２４、積層体２０の抵抗膜２８のそれぞれ活性化処理された面が対向するようにして両者を当接して重ね合わせ圧接ユニット６０で冷間圧接を施すことによって達成される。この際の積層接合は低温度で可能であり、導電板２４、積層体２０ならびに接合部に組織変化や合金層の形成などといった悪影響を軽減または排除することが可能である。Ｔを導電板、積層体の温度（℃）とするとき、０℃＜Ｔ≦３００℃で良好な圧接状態が得られる。０℃以下では特別な冷却装置が必要となり、３００℃を超えると接合部の組織変化などの悪影響が生じてくるため好ましくない。また圧延率Ｒ（％）は、０．０１％≦Ｒ≦３０％であることが好ましい。０．０１％未満では充分な接合強度が得られず、３０％を超えると変形が大きくなり加工精度上好ましくない。より好ましくは、０．１％≦Ｒ≦３％である。
【００１４】
このように積層接合することにより、所要の層厚みを有する抵抗層積層材２２を形成することができ、巻き取りロール６６に巻き取られる。さらに必要により所定の大きさに切り出して、図２に示すような抵抗層積層材２２を製造することができる。またこのようにして製造された抵抗層積層材２２に、必要により残留応力の除去または低減などのために熱処理を施してもよいし、さらに半田めっきなどの導電性膜材などを積層してもよい。
【００１５】
なお抵抗層積層材の製造にはバッチ処理を用いることができる。すなわち真空槽内に予め所定の大きさに切り出された導電板や積層体の板材を複数枚装填して活性化処理装置に搬送して垂直または水平など適切な位置に処理すべき面を対向または並置した状態などで設置または把持して固定して活性化処理を行い、さらに導電板や積層体の板材を保持する装置が圧接装置を兼ねる場合には活性化処理後に設置または把持したまま圧接し、導電板や積層体の板材を保持する装置が圧接装置を兼ねない場合にはプレス装置などの圧接装置に搬送して圧接を行うことにより達成される。なお活性化処理は、導電板や積層体の板材を絶縁支持された一方の電極Ａとし、アース接地された他の電極Ｂとの間で行うことが好ましい。
【００１６】
本発明の部品の製造方法は、導電層と抵抗層を３層以上積層してなる抵抗層積層材を用いる方法であり、本発明の製造方法を用いた部品は、抵抗層積層材にエッチング加工などの加工を施したもの、さらにこれに樹脂などで被覆あるいは固定したものや、抵抗層積層材を接着剤などを用いて高分子や金属、合金などからなる基材に積層したもの、さらにエッチング加工などの加工を施したものなどである。例えば、図３に示すようなプリント配線板などの多層化を図る部品などである。この多層化部品は、例えばプリント配線板などに載置して圧接することにより、プリント配線板などの多層化に用いることができる。この場合、プリント配線板のバンプ部との圧接接合面以外に接着剤などを配してもよい。
【００１７】
図３に示すようなプリント配線板などの多層化を図る部品は、例えば図２に示すような導電層２６−抵抗層２８−導電層２４の３層構造の抵抗層積層材２２に対し、まず導電層２４部分にエッチング加工を施して層間接続用のバンプ部４２を形成し、エッチングによって除去された部分に必要によりエポキシ樹脂などで固定して樹脂部４４を形成した上で、導電層２６−抵抗層２８の部分にエッチング加工をなどを施して導電配線部３２や抵抗配線部３４などを形成することにより製造することができる。このとき配線部は、導電層部が残存する２層の配線部（導電配線部３２）と、導電層部が除去され抵抗層のみの１層の配線部（抵抗配線部３４）を適宜選択的に形成することができる。さらにエッチング液や抵抗層２８材質を適切に選定することにより、この抵抗層２８をエッチングストップ層として機能させることができ、精度よくエッチング処理することが可能であるため、抵抗層２８部のみの抵抗配線部３４を形成することが容易となり、所要の抵抗値を有する抵抗部を配線内部に設けることができる。
【００１８】
この３層構造の抵抗層積層材２２は、例えば銅箔２６−ニッケル−リン合金層２８−銅箔２４構造などであり、銅箔２６にニッケル−リン合金層２８をめっきし、さらに銅箔２４を積層接合することなどにより達成することができる。ニッケル−リン合金層２８としては、リン含有量が５〜２０質量％が好ましい。５質量％未満では充分な抵抗性が確保できず２０質量％を超えると層としての製造が難しくなる。より好ましくは、１２〜１６質量％である。導電配線部あるいは抵抗配線部を形成する行程として、
１）銅箔のエッチング加工に対して塩化第二鉄、塩化第二銅あるいはアルカリエッチング液をエッチング液として用いることにより導電配線部３２を形成する。この際、ニッケル−リン合金層でエッチングはストップする。
２）ニッケル−リン合金層をエッチングする液として、王水あるいは硝酸溶液を用いて、ニッケル−リン合金層をエッチングする。
３）さらに銅箔のみのエッチングに対しては、塩化第２鉄溶液、塩化第２銅溶液、過硫酸アンモニウム、硫酸＋過酸化水素水、アルカリエッチング液などをエッチング液として適宜選定して用いることにより抵抗層２８部分をエッチングストップ層として機能させて抵抗配線部３４を形成することができる。
このようにして導電配線部３２、抵抗配線部３４のエッチング加工を達成することができる。なお導電層２６にＪＩＳに規定の１０５０アルミニウムを用いた場合には、エッチング液として水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを適用することができる。
【００１９】
なお本発明の製造方法を用いた抵抗層積層材に、抵抗層部分のみの配線部を形成させることにより抵抗器として機能させることができ、この抵抗値は抵抗層の材質によって決まる体積抵抗率と層厚みおよび配線パターンの幅や長さで適宜選択することができる。逆に抵抗器として機能させたくない場合には、抵抗層部分のみの配線部分の幅を大きくして実質的な抵抗値を下げるか、もしくは抵抗層の少なくとも片面に導電層を残すようなエッチング処理を行うか、あるいは抵抗層部分のみの配線部分に半田めっきなどで導電膜を形成させることによって達成することが可能である。このため今までプリント配線板に取り付けられていた抵抗器を削減もしくは不要とすることが可能となり、プリント配線板の高密度化などに効果がある。
【００２０】
また本発明の製造方法を用いた抵抗層積層材の抵抗層は、抵抗器として機能させるばかりでなく、発熱体やヒューズとして機能させることも可能である。このためプリント配線板（リジットプリント配線板やフレキシブルプリント配線板など）などに好適であり、リードフレーム、ＩＣカード（Intergrated Circuit カード）、ＣＳＰ（Chip Size PackageまたはChip Scall Package、チップサイズパッケージまたはチップスケールパッケージ）やＢＧＡ（Ball Grid Array、ボールグリッドアレイ）などのＩＣパッケージなどにも応用できる。
【００２１】
【実施例】
以下に、実施例を図面に基づいて説明する。導電層２６として厚み５０μｍの圧延銅箔を用い、これに抵抗層２８として厚み０．２μｍのニッケル−１０％リン合金めっきを施した積層体２０を用いた。積層体２０、導電層２４として厚み３５μｍの電解銅箔２４を抵抗層積層材製造装置５０にセットし、真空槽５２内の活性化処理ユニット７０および８０でスパッタエッチング法によりそれぞれ活性化処理した。次に圧接ユニット６０を用いて、これら活性化処理された積層体２０、電解銅箔２４を、活性化処理面同士を重ね合わせて圧接して積層接合し、抵抗層積層材２２を製造した。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の抵抗層積層材の製造方法は導電層と抵抗層を３層以上積層する方法であり、本発明の部品製造方法は抵抗層積層材を用いる方法である。このため抵抗層積層材の抵抗層に抵抗部を形成させることにより回路を形成する部品点数を削減することが可能であり、プリント配線板などへの適用も好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の抵抗層積層材の製造に用いる積層体の１実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の抵抗層積層材の１実施形態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の部品の１実施形態を示す概略断面図である。
【図４】本発明の抵抗層積層材の製造に用いる装置の１実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
２０積層体
２２抵抗層積層材
２４導電層
２６導電層
２８抵抗層
３２導電配線部
３４抵抗配線部
４２バンプ部
４４樹脂部
５０抵抗層積層材製造装置
５２真空槽
６０圧接ユニット
６２巻き戻しリール
６４巻き戻しリール
６６巻き取りロール
７０活性化処理装置
７２電極ロール
７４電極
８０活性化処理装置
８２電極ロール
８４電極
Ａ電極Ａ
Ｂ電極Ｂ

Claims

導電層と抵抗層とを３層以上積層してなる抵抗層積層材の製造方法であって、抵抗層積層材の少なくとも１つの接合面が、比抵抗としては、２０℃で、１〜２０μΩ・ｃｍの範囲である常温で固体である金属またはこれらの金属のうち少なくとも１種類を含む合金からなる導電層および比抵抗としては、２０℃で、３０〜３００μΩ・ｃｍの範囲である常温で固体である銅−１２〜１５質量％マンガン−２〜４質量％ニッケル合金、銅−ニッケル合金、ニッケル−クロム系合金、ニッケル−２０質量％クロム−３質量％アルミニウム−２質量％銅合金、ニッケル−１〜２０質量％リン合金、ニッケル−２質量％ホウ素−８〜１６質量％リン合金、鉄−クロム合金、鉄−炭素合金、パラジウム−銀合金、パラジウム−金−鉄合金、ニッケル−２０質量％タングステン−６質量％リン合金、ニッケル−１９質量％モリブデン−０．６質量％リン合金、ニッケル−コバルト−ホウ素合金、ニッケル−鉄−ホウ素合金、ニッケル−ホウ素合金、ニッケル−鉄−リン系合金、ニッケル−コバルト−リン合金、ニッケル−パラジウム−リン合金、ニッケル−銅−リン合金、ニッケル−錫−リン合金、ニッケル−マンガン−リン合金、ニッケル−亜鉛−リン合金あるいはニッケル−バナジウム−リン合金からなる抵抗層の接合されるそれぞれの面を活性化処理した後、活性化処理面同士が対抗するように該導電層と該抵抗層を当接して重ね合わせて積層接合することを特徴とする抵抗層積層材の製造方法。
前記活性化処理が、１０〜１×１０^−３Ｐａの不活性ガス雰囲気中で、前記導電層および前記抵抗層をそれぞれアース接地された一方の電極Ａと接触させ、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触した前記導電層および前記抵抗層のそれぞれの面積が、電極Ｂの面積の１／３以下となるようにスパッタエッチング処理することを特徴とする請求項１に記載の抵抗層積層材の製造方法。
請求項１または２記載の抵抗層積層材の製造方法を使って製造することを特徴とする部品の製造方法。