JP3818492B2 - 多層印刷配線板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層印刷配線板に係り、特に内蔵する抵抗体をトリミングによりその抵抗値を調整するのに好適な多層印刷配線板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多層印刷配線板において、その内層および表層回路パターンに接続する抵抗体を形成する方法としては、例えば以下の方法が知られている。すなわち、予めスパッタ等で形成された抵抗体層をフォトリソグラフィ法により、所定形状で所定の抵抗値を有する抵抗体を形成する薄膜形成法による方法とか、印刷法により抵抗ペーストを印刷して、所定形状で所定の抵抗値を有する抵抗体を形成する方法とかがある。
【０００３】
まず、薄膜形成法による方法を説明する。
図１は、多層印刷配線板に薄膜形成法により抵抗体を形成する製造工程を示す図である。
【０００４】
まず、樹脂である基材１上に銅層が形成された銅張積層板に、フォトリソグラフにより、銅層を所定の形状に加工し、内層の回路パターン２を形成する（図１の（ａ））。
【０００５】
次に、回路パターン２の表面に黒化処理又はソフトエッチング等の表面処理を施した後、回路パターンを蔽って基材１上にスクリーン印刷等により絶縁層３を形成する（図１の（ｂ））。
【０００６】
次に、外部の導体と接続するために、所定の回路パターン２の上にレーザー光５を照射し、その部分の絶縁層３を除去し、接続用のビアホール４を形成する（図１の（ｃ））。
【０００７】
次に、ドライエッチングあるいはウエットプロセスにより、絶縁層３の表面を粗化又は活性化した後、抵抗体となる材料として例えばＮｉ合金を、ドライプロセス例えばスパッタリング法により、例えば０．２μｍ厚さの抵抗層６として形成する（図１の（ｄ））。
【０００８】
なお、スパッタリング法により得られる抵抗層６の膜厚のバラツキは±５％程度である。
【０００９】
次に、電気メッキ法により、抵抗層６の全面上にＣｕからなる導電層７を形成する（図１の（ｅ））。
【００１０】
次に、導電層７の上に、フォトソルダーレジスト（以下、単にＰＳＲともいう）をスクリーン印刷により塗布し、所定のパターンを露光・現像をおこない、抵抗体パターンのマスクとなるフォトレジスト８を形成する（図１の（ｆ））。
ここで、ＰＳＲには、後述の次工程がアルカリ性溶液によるエッチングである為、耐アルカリ性の性質を持つものを使用する。
【００１１】
次に、フォトレジスト８をマスクとして、導電層７をエッチング除去するが、下地の抵抗層６を残すためアルカリ性溶液を使用し、エッチングの選択性を持たせる（図１の（ｇ））。
【００１２】
次に、フォトレジスト８を専用の剥離剤を用いて、除去する（図１の（ｈ））。
最後に、ＰＳＲをスクリーン印刷により塗布し、硬化させて保護層９を形成する（図１の（ｉ））。
ここで、抵抗層の形状寸法精度は±５％程度であり、膜厚のバラツキも含めると、全体のバラツキは±１０％程度になる。
【００１３】
抵抗体を形成する方法としては、上記の形成方法の他に印刷法がある。
図２は、印刷法により抵抗体を形成する方法を説明する図である。
印刷法においては、図２に示すように、作製する抵抗体が予め所定の抵抗値になるような形状の開口部１３がある印刷マスク１１とスキージ１０を用いて、抵抗ペースト１２を樹脂基材１４に印刷し、抵抗体１５を形成する方法である。
図３は、基材１４上に形成された印刷抵抗体１５を示す図である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、抵抗体の抵抗値Ｒは、以下のような関係式で定まる。
Ｒ ＝ ρｌ／（ｔｗ） （Ω）
ただし ρ：抵抗率（Ω・ｍ）
ｌ：抵抗体長さ（ｍ）
ｔ：抵抗体厚さ（ｍ）
ｗ：抵抗体幅（ｍ）
抵抗値の精度は、抵抗体の長さｌ、厚さｔ、幅ｗの寸法精度と、膜の物性にあたる抵抗率ρに影響されることがこの式からわかる。
【００１５】
そして、現状では、抵抗値の精度としては±５％が求められている。
【００１６】
図４は、図３の抵抗体の拡大図であるが、図示されるように、印刷法では、ペーストの塗布量が不安定なため抵抗体の厚さｔがばらつき、印刷時のにじみなどが原因となり抵抗体幅ｗや抵抗体長さｌがばらつく。このため印刷法による抵抗値の精度は±２０％程度である。
【００１７】
一方、フォトリソグラフィ法を用いる場合には、印刷法に比べ抵抗値のばらつきは小いが、スパッタ成膜時の抵抗体層厚さのばらつき、膜の物性のばらつきを原因とする抵抗率のばらつきなどにより、抵抗値の精度は±１０％程度である。
【００１８】
また、抵抗体に用いる膜を、めっきで形成する場合、スパッタよりも膜厚の制御が難しく、均一な膜厚にするのは困難であり、抵抗体の厚さが大きくばらつき、抵抗値の精度は±１５％を越える。
【００１９】
そこで、従来、チップ抵抗の製造等で行われているように、抵抗体を形成した後、各抵抗体を実測しながら所定の抵抗値になるようトリミングをすれば、精度良い抵抗体が得られることが分かっている。
【００２０】
しかし、樹脂多層基板上にスパッタ膜で抵抗体を形成する場合等において、単純にレーザー光でトリミングを行うと、抵抗体の金属が非常に薄い膜であるため容易に溶断され、さらに、レーザー光が下地の樹脂基材までも焼いてしまう。
【００２１】
さらに樹脂基材を樹脂多層印刷配線板とした場合、トリミングすべき抵抗体の直下に別の抵抗体があると、上部抵抗体をトリミングしているときに下部の抵抗体も意図せずしてトリミングされてしまう不具合が発生する。
【００２２】
また、トリミングすべき抵抗体の下に、おおよそ８０μｍ未満のパターン幅の導体が存在する場合、導体近傍の樹脂基材が焼かれたり（熱分解など）、強力な光による分解などにより、密着不良になりパターン浮きやはがれが発生し、時には非常に細いパターン（たとえば幅３５μｍ、厚さ１０μｍ）においてはレーザー光そのものによって切断、断線をおこしてしてしまうなどの不具合が発生する。
【００２３】
また、抵抗体ペーストを印刷法によって形成した抵抗体においては膜厚のばらつきがあり、トリミングを安定的に行うためにレーザー光の照射エネルギーは余裕を見て大きめに設定する必要があり、スパッタ法によって形成した抵抗体をトリミングする場合以上に樹脂基材にダメージを与えてしまう。
このように樹脂多層印刷配線板においては、抵抗体のレーザー光によるトリミングは極めて困難であった。
【００２４】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、多層印刷配線板において、レーザー光による抵抗体のトリミングを可能とし精密な抵抗体を有する多層印刷配線板を提供することを目的とするものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願発明は次の手段を有する。
すなわち、トリミングにより所定の抵抗値とされた抵抗体を備えた多層印刷配線板において、基板と、前記基板上の所定範囲に形成された保護層と、該保護層を覆うように前記基板上に形成された絶縁層と、該絶縁層上に形成された回路パターンと、該回路パターンと複数の接続部で接続されると共に前記絶縁層上における前記所定範囲に対応して形成された抵抗体と、を有し、前記抵抗体は、前記複数の接続部のうちの２つの接続部間に流れる電流の方向に、その方向と直交する方向の第１の幅を有する第１幅部と、該第１幅部よりも広い第２の幅を有する第２幅部とをそれぞれ有し、前記第２幅部は、前記絶縁層を貫通してその下側に形成された前記保護層を露出させると共に、前記第２の幅を狭くするように前記直交する方向に切り欠かれた切り欠き部を備え、前記保護層は、導電性を有し、前記切り欠き部は、該切り欠き部によって露出した前記保護層と前記回路パターンとを接続する、誘電体材料が含有された樹脂を有することを特徴とする多層印刷配線板である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。
＜第１実施例＞
図５は、本発明の多層印刷配線板の第１実施例を示す構成図であリ、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は、（ａ）においてＸ−Ｘ’で示される部分の断面図を示す。樹脂多層印刷配線板の樹脂からなる基材２４は、樹脂基板厚さが０．６ｍｍであり、その上面と下面には、所定の第１回路パターン、第２回路パターンが形成された４層構成である。
【００２８】
基材２４上には、第1、第２回路パターンの形成されていない部位に、または、第1、第２回路パターンの形成されている部位には図示しない絶縁層を介して、樹脂基材保護材２７として、めっき法により２５μｍ厚さの銅層を形成し、フォトリソグラフィにより１５０μｍ角に形成する。その上部全面を覆うように、エポキシ樹脂を主成分とする５０μｍ厚さの樹脂絶縁層２５を印刷法で形成する。
【００２９】
さらに、絶縁層２５上の基材保護材２７の直上にくるように、目的とする抵抗値の約５０〜９０％になるように、幅及び長さを調整した抵抗体２６を厚さ０．２μｍでスパッタリング法によって形成する。
【００３０】
この例では、所定抵抗値の約９０％となるように抵抗体２６を形成した。この抵抗体がトリミングの対象となり、赤外線レーザー光３０を用い出力２０ｍＪにて、抵抗値を測定しながらトリミングして、所定の抵抗値を有する抵抗体２６を得た。
【００３１】
このとき、レーザー光３０は、絶縁層２５上に形成されている抵抗体２６が種々あるので、これらをトリミングするのに十分なパワーに設定されている。
抵抗体２５の抵抗値をモニターしながらトリミング部２９を形成（除去）すると共に、場合により、レーザー光が絶縁層２５を除去したとしても、基材保護材２７により、下部の多層基材２４は保護される。
【００３２】
ここでは、赤外光レーザーを用いたが、他にも、可視光レーザー、紫外光レーザーを用いることができる。抵抗体の厚さ、絶縁層保護材の特性により、例えば、赤外線レーザーでは、１ｍＪ〜１００ｍＪ、可視レーザーでは、０．０５ｍＪ〜 １ｍＪ、紫外線レーザー光では、０．０５ｍＪ〜１ｍＪの値が選ばれる。
【００３３】
なお、このトリミングした抵抗体２６の上面部に、フォトソルダーレジスト、又は、絶縁樹脂を用いた抵抗体保護層を形成してもよい（図示せず）。また、抵抗体２６を、トリミング工程のハンドリング時に保護する目的で、抵抗体形成直後に絶縁樹脂を用いた抵抗体保護膜を形成し、トリミング工程で抵抗体保護膜と抵抗体２６を同時にレーザー光でトリミングすることもできる（図示せず）。
【００３４】
ここで、樹脂基材保護材２７として、銅を用いた例を説明したが、ポリイミドを基本とした樹脂を用いることができる。この場合、印刷法にて抵抗体２６直下に来るように厚さ３０μｍ〜１００μｍ角サイズの樹脂基材保護材２７を形成する。この後、厚さ４５μｍの絶縁層２５を印刷法により形成後、その上に抵抗体２６を形成してもよい。この方法によると、銅をめっきする必要もなく、フォトリソグラフィ工程の代わりに印刷法を用い、必要な部分にだけ形成するのでコストを抑えることができる利点がある。このポリイミド系の樹脂としては、比較的熱に強いレーザー光に耐性のある特性を持つものを使用する。
【００３５】
なお、以上の説明においては、説明の簡略のために、抵抗体２６と接続する第１、第２回路パターンとの接続については説明していないが、いずれの抵抗体も第１、第２回路パターンと所定の接続がなされていることはいうまでもない。また、以後の説明においても同様である。
【００３６】
＜第２実施例＞
図６は、本発明の多層印刷配線板の第２実施例を示す構成図であり、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は、（ａ）においてＡ−Ａ’で示される部分の断面図を示す。ここでは、多層印刷板の基材３１上に抵抗体３６、抵抗体３８が２層に形成されている場合を示す。すなわち基材３１上に所定形状（第１抵抗体３６に対応する）の例えば銅からなる基材保護材３５が形成されており、この上に第１絶縁層３２と第１抵抗体３６が順次形成されており、第１抵抗体３６はレーザー光により所定形状にトリミングされる。レーザー光は第１絶縁層をつきぬけても、基材保護材３５で遮断されるので、基材３１が損傷することはない。
【００３７】
抵抗体３６のトリミングが終了すれば、第２絶縁層３３を形成し、その上に所定形状（第２抵抗体３８に対応する）の銅からなる保護材３７を形成し、第３絶縁層３４を形成して、この上に所定の第２抵抗体３８を形成する。第２抵抗体３８をレーザーでトリミングすると、精密な抵抗値を得られる。レーザー光は第３絶縁層３４をつきぬけても、基材保護材３７で遮断されるので、抵抗体３６が損傷することはない。
なお、各絶縁層３２、３３、３４は、各抵抗体３８、３６、保護材３７間を絶縁するのに用いている。
【００３８】
＜第３実施例＞
図７は、本発明の多層印刷配線板の第３実施例を示す構成図であり、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は、（ａ）においてＢ−Ｂ’で示される部分の断面図を示す。多層の基材１９上には、所定の回路パターン２２が形成されており、これを第１絶縁層２０が蔽っている。第１絶縁層上には、銅からなる絶縁層保護材２３が形成されており、さらに第２絶縁層２１、所定形状の抵抗体３９が形成されている。第２絶縁層２１上には、ランド４０につながる回路パターン４２、抵抗体３９に接続する回路パターンが形成されている。
【００３９】
レーザー光により抵抗体３９をトリミングしても、保護材２３により基材１９は保護されるので、精密な抵抗値を有する抵抗体３９を形成できる。
ここでは、抵抗体、銅からなる保護層は、浮遊容量を形成するので、絶縁層保護材２３の形状はこれを考慮して決めるのが望ましく、例えば、トリミング箇所直下にのみ保護材３７を１００μｍ角の大きさ、２０μｍの厚さで形成した。これにより、浮遊容量を極めて少なくできる。
【００４０】
＜第４実施例＞
図８は、本発明の多層印刷配線板の第４実施例を示す構成図であり、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は、（ａ）においてＣ−Ｃ’で示される部分の断面図を示す。多層基材４９には、保護層で蔽われた所定の回路パターン５２が形成されており、この上に保護材４６が形成されている。保護材４６上には絶縁層４８が形成されており、この絶縁層４８上に形成された抵抗体４３、４４は、レーザー光によるトリミングにより、それぞれトリミング部４５を取り除かれている。
【００４１】
レーザー光により抵抗体４３、４４をトリミングしても、保護材４６により基材４９は保護されるので、精密な抵抗値を有する抵抗体３９を形成できる。
ここで、トリミングにより絶縁層４８には、樹脂穴４７が形成されるが、導電性のある保護材４６を介してトリミングした抵抗体４３、４４が互いに導通しないように、絶縁性のエポキシ樹脂をトリミングによってできた樹脂穴４７に充填して充填材５１を形成してある。
【００４２】
ところで、図１２に、単純なローパスフィルタのブロック図を示すが、抵抗体の高周波ノイズを駆除する手段として、抵抗体とグランド間にコンデンサを入れることは一般的になっている。
上記に充填材５１として、高誘電体材料を用い、保護材４６と抵抗体４３、４４間に意図的に低容量なコンデンサを形成し、ローパスフィルターを形成した。このように、トリミング時に形成される樹脂穴４７を利用し、抵抗体直下にコンデンサを形成し多層配線板の回路の縮小化をはかることができる。
【００４３】
充填材としては、たとえば、酸化アルミニウム、ＢＳＴ（チタン酸バリウムストロンチウム）、及び／又はＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）などを主成分とするセラミックスなどの粉末を拡散させたエポキシ系樹脂などを用いることができる。
【００４４】
＜第５実施例＞
図９は、本発明の多層印刷配線板の第５実施例を示す構成図である。
図１０は、第５実施例における変形例を示す構成図である。
図９に示すように、多層基材５３上の全面に、導電性のない、比較的熱に強いレーザー光に耐性のある特性を持つ材料として、例えばポリイミドを主とする樹脂を用いて、３０μｍ厚さの保護材５４を印刷法にて形成し、この上にさらに、絶縁層５５及び所定形状の抵抗体５６を形成した。抵抗体５６を赤外レーザー光２０ｍＪにて、トリミングをした。
【００４５】
レーザー光により抵抗体５６をトリミングしても、保護材５４により基材５３は保護されるので、基材５３が損傷することなく、精密な抵抗値を有する抵抗体５６を形成できる。
一方、図１０に示すように、多層基材５７上の全面に、導電性のある金属例えば２５μｍの厚さの銅をめっき法により形成し、保護材５８とすることができる。
【００４６】
この場合は、絶縁層５９上に形成された抵抗体６０と接続する回路パターン６１と、基材５１の内部の回路パターンや、基材５１裏面の回路パターンやランド６４と導通をとるために、金属製の樹脂機材保護材の一部をフォトリソグラフィ法にて、エッチング剥離し開口６３を形成し、ドリル加工やレーザー光にてスルーホール６２や表層穴を空けてめっき法にて表層と、内部層もしくは裏面と導通をとる。ここでは、６３開口部の大きさは、スルーホール部で直径３ｍｍ、ビアホール部で、直径２mmにした。
【００４７】
＜第６実施例＞
図１１は、本発明の多層印刷配線板の第６実施例を示す構成図である。多層の基材６９上に、保護材６７、絶縁層７１、抵抗体６５、回路パターン７０が順次形成されている。回路パターン７０は抵抗体６５に接続されている。抵抗体６５の幅の一部は広くなっており、トリミング代６６としてある。トリミング代６６の部分をトリミングしてトリミング部６８を形成する。
【００４８】
このことにより、抵抗体の幅を広くしたトリミング代６６部分の抵抗が低くなり、同一トリミング量でも、その抵抗値変化を相対的に小さくでき、トリミング時の抵抗値精度をあげることができる。このとき、トリミング代６６は、抵抗体６５の幅の２倍から３倍が好ましい（大きさにして、２００μｍから１８００μｍ程度）。ここでは、抵抗体幅を２００μｍとし、トリミング代幅を２．５倍の５００μｍとした。
【００４９】
なお、抵抗体６５をレーザー光でトリミングしても、保護材６７で保護されるので、基材６９に損傷を与えることなく、精密な抵抗値を有する抵抗体６５を得ることができることは、上述の場合と同様である。
【００５０】
以上詳述したように本発明に係る多層印刷配線板において、抵抗体をトリミングする領域に対応する絶縁層と基材との間の領域に保護層を設けたことにより、抵抗体のトリミングの際に、レーザー光によって絶縁層を損傷しても、保護層によりレーザー光を遮断できるので、基材を損傷することなく、レーザー光による抵抗体のトリミングを確実にできるようにし、精密な抵抗体を有する多層印刷配線板を提供することができるという効果がある。
また、トリミングにより絶縁層に形成される樹脂穴に、誘電体材料が含有された樹脂を充填するので、抵抗体と保護層の間に容量を形成することができ、ノイズの少ない多層印刷配線板を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】多層印刷配線板に薄膜形成法により抵抗体を形成する製造工程を示す図である。
【図２】印刷法により抵抗体を形成する方法を説明する図である。
【図３】印刷抵抗体を示す図である。
【図４】図３の抵抗体の拡大図である。
【図５】本発明の多層印刷配線板の第１実施例を示す構成図であリ、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は、（ａ）においてＸ−Ｘ’で示される部分の断面図を示す。
【図６】本発明の多層印刷配線板の第２実施例を示す構成図であり、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は、（ａ）においてＡ−Ａ’で示される部分の断面図を示す。
【図７】本発明の多層印刷配線板の第３実施例を示す構成図であり、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は、（ａ）においてＢ−Ｂ’で示される部分の断面図を示す。
【図８】本発明の多層印刷配線板の第４実施例を示す構成図であり、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は、（ａ）においてＣ−Ｃ’で示される部分の断面図を示す。
【図９】本発明の多層印刷配線板の第５実施例を示す構成図である。
【図１０】第５実施例における変形例を示す構成図である。
【図１１】本発明の多層印刷配線板の第６実施例を示す構成図である。
【図１２】単純なローパスフィルタを示すブロック図である。
【符号の説明】
２４…基材
２５…絶縁層
２６…抵抗層
２７…（樹脂基材）保護材
２９…トリミング部
３０…レーザー光
４７…（トリミングにより形成された）樹脂穴
５１…充填材

Claims (1)

1. トリミングにより所定の抵抗値とされた抵抗体を備えた多層印刷配線板において、
   基板と、
   前記基板上の所定範囲に形成された保護層と、
   該保護層を覆うように前記基板上に形成された絶縁層と、
   該絶縁層上に形成された回路パターンと、
   該回路パターンと複数の接続部で接続されると共に前記絶縁層上における前記所定範囲に対応して形成された抵抗体と、
   を有し、
   前記抵抗体は、前記複数の接続部のうちの２つの接続部間に流れる電流の方向に、その方向と直交する方向の第１の幅を有する第１幅部と、該第１幅部よりも広い第２の幅を有する第２幅部とをそれぞれ有し、
   前記第２幅部は、前記絶縁層を貫通してその下側に形成された前記保護層を露出させると共に、前記第２の幅を狭くするように前記直交する方向に切り欠かれた切り欠き部を備え、
   前記保護層は、導電性を有し、
   前記切り欠き部は、該切り欠き部によって露出した前記保護層と前記回路パターンとを接続する、誘電体材料が含有された樹脂を有することを特徴とする多層印刷配線板。

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