JP4540365B2 - プリント配線板 - Google Patents
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Description
本発明は、プリント配線板に係り、より詳しくは、抵抗体が内蔵されたプリント配線板に関する。
従来から、抵抗素子を内蔵したプリント配線板が実用化されている。こうしたプリント配線板に内蔵される抵抗素子としては、抵抗素子を構成する抵抗体がスクリーン印刷により形成されたもの、エッチングにより形成されたもの及びメッキ法により形成されたものがある。
スクリーン印刷により形成される抵抗体を有する抵抗素子は、例えば以下のようにして形成される（特許文献１参照）。まず、絶縁体材料層及び導体材料層を積層した後、フォトエッチング法により絶縁体材料層上に所望の導体パターンを形成する。引き続き、絶縁体材料層に形成された所定の導体パターン間にアンダーコート層を形成する。そして、アンダーコート層及び該アンダーコート層に隣接する導体パターンの端部上にカーボンペーストをスクリーン印刷し、抵抗体を配設する。こうして、プリント配線板に内蔵される抵抗素子が形成される（以下、「従来例１」という）。
また、スクリーン印刷により形成される抵抗素子の形成方法として、銅箔上に例えばＬａＢ6からなるインクを用いたスクリーン印刷により抵抗素子を配設した後、銅箔上において抵抗素子を覆うようにして絶縁層を形成し、当該銅箔をエッチングして所望の導体パターンを形成する方法も知られている（以下、「従来例２」という、非特許文献１参照）。
また、エッチングにより形成される抵抗体を有する抵抗素子は、例えば以下のようにして形成される（特許文献２参照）。まず、絶縁材料層、抵抗材料層及び導電材料層を積層した後、導電材料層上に、所望の抵抗体の形状に応じた第１フォトレジストを形成し、エッチングすることにより導体材料層の選択除去を行う。引き続き、第１フォトレジストを残存させたまま、エッチングすることにより、導体材料層における選択除去された領域の抵抗材料層を選択除去する。次に、第１フォトレジストを剥離した後に、所望の導体パターンの形状に応じた第１フォトレジストを形成し、エッチングすることにより導体材料層の選択除去を行う。こうして、プリント配線板に内蔵される抵抗素子が形成される（以下、「従来例３」という）。
また、メッキにより形成される抵抗体を有する抵抗素子は、例えば以下のようにして形成される（特許文献３参照）。まず、絶縁体材料層及び導体材料層を積層した後、フォトエッチング法により絶縁体材料層上に所望の導体パターンを形成する。引き続き、絶縁体材料層に形成された所定の導体パターン間に、メッキ法により抵抗体を形成する。この抵抗体の形成に際しては、所定の導体パターン間における絶縁層上及び当該所定の導体パターンの端部上にメッキを施す。こうして、プリント配線板に内蔵される抵抗素子が形成される（以下、「従来例４」という）。
上述した従来例１から従来例４の技術は、いずれも簡易にプリント配線板に内蔵される抵抗素子を形成することができるという観点からは、優れたものである。しかし、従来例１又は従来例２のように、スクリーン印刷の技術により形成された抵抗素子（以下、「印刷抵抗素子」ともいう。）は、印刷後に液状のペーストが流動したり、熱硬化の際の収縮によって、印刷抵抗素子の厚みや幅が変動したり、にじみによって形状が変化したりしやすく、その結果、抵抗値を精度良く制御することができない。
さらに、表面処理時にかかる熱や抵抗素子上部へのプリプレグを介して他層を積層する際にかかる熱や圧力によっても抵抗値が変化しやすく、ばらつきが大きくなる傾向がある。また、従来例１の技術では抵抗素子内に樹脂成分が残るため、プリント配線板に各種電子部品が実装され、実際に使用している最中の発熱によって温度ドリフトを生じやすく、安定した抵抗値を維持することが難しい。
また、従来例２の技術では、ＬａＢ6を高温で焼結して抵抗素子を形成するが、この時に体積収縮が生じる。このため、ＬａＢ6は、部分的には銅箔表面に密着できるが、充分には銅箔表面に追従していないため、例えば、抵抗素子を形成した後にかかる熱や、形成中に使用する酸やアルカリ等の薬液によって、ＬａＢ6と銅箔表面との接合部の強度が低下しやすい。したがって、従来例１又は従来例２の技術では、抵抗素子の抵抗値を所望の値に精度良く形成することができなかった。また、従来例１又は従来例２の技術では、安定な抵抗値を維持できなかった。
また、従来例３では、導体材料層のエッチングを２回、抵抗材料層のエッチングを１回の計３回のエッチングを行っている。この従来例３においては、抵抗体を絶縁層上に形成することから、導体材料層の第１回目のエッチング及び抵抗材料層のエッチングにより、最終的に形成される抵抗体の側面が侵食されることとなっていた。したがって、従来例３の技術では、内蔵抵抗素子の抵抗値を所望の値に精度良く形成することができるとはいえなかった。なお、従来例３では、側面侵食による抵抗値の精度低下よりも大きな精度低下の要因となる抵抗体の上面における侵食を防止するため、導体材料層の第２回目のエッチング時には、抵抗体を侵食しないエッチング液を使用している。
また、従来例４では、絶縁層上及び導体パターン上という段差のある領域にメッキを施すことが必要であった。このため、抵抗素子の抵抗値を精度良く制御することが困難であった。
さらに、従来例１〜４では、抵抗素子における抵抗体を絶縁体材料層の表面に沿った方向に延びる板状とするため、抵抗素子の実装効率を向上することにはおのずと限界があった。
本発明は、上記の事情のもとでなされたものであり、その第１の目的は、精度の良い抵抗値を有する抵抗素子を実装効率良く内蔵したプリント配線板を提供することにある。
絶縁層と；前記絶縁層の一方側の表面に形成された第１導体パターンと；前記絶縁層の他方側の表面に形成された第２導体パターンと；前記一方側の端が前記第１導体パターンの前記他方側の表面と電気的に接続するとともに、前記他方側の端が前記第２導体パターンの前記一方側の表面と電気的に接続する少なくとも１つの抵抗体を有する抵抗素子と；を備えるプリント配線板であって、前記抵抗体は、金属を主成分とするとともに、前記第１導体パターン形成用導体薄膜の前記他方側の表面上に、メッキ法、ＣＶＤ法及びＰＶＤ法からなる群から選択されるいずれか１つの方法を用いて形成された柱状部材と、前記柱状部材上に形成された半田メッキ部とからなり；軟化状態にある前記絶縁層中に、前記抵抗体が形成された前記第１導体パターン形成用導体薄膜を押し込むことにより、前記絶縁層中に前記抵抗体を埋め込む、ことを特徴とするプリント配線板である。
このプリント配線板では、前記第１導体パターン形成用導体薄膜の前記他方側の表面上に、メッキ法、ＣＶＤ法及びＰＶＤ法からなる群から選択されるいずれか１つの方法を用いて柱状部材を形成し、次いで、前記柱状部材の上に半田メッキ部を形成し、抵抗体を形成する。この抵抗体の形成と並行して、第２パターン形成用薄膜を備える前記絶縁層を軟化させ、この軟化状態にある前記絶縁層中に、前記抵抗体が形成された前記第１導体パターン形成用導体薄膜を押し込む。これによって、前記絶縁層中に前記抵抗体が埋め込まれ、前記抵抗体の前記一方側の端が前記第１導体パターンの前記他方側の表面と電気的に接続するとともに、前記他方側の端が前記第２導体パターンの前記一方側の表面と電気的に接続する。
このため、第１導体パターンや第２導体パターンの形成の際にフォトエッチング法等を用いたとしても、抵抗体がエッチングにより侵食されることはない。
このため、第１導体パターンや第２導体パターンの形成の際にフォトエッチング法等を用いたとしても、抵抗体がエッチングにより侵食されることはない。
また、絶縁層を貫く方向に沿って延びる柱状の抵抗体により抵抗素子を構成している。このため、平面的な実装密度を向上することができる。
したがって、本発明のプリント配線板によれば、精度の良い抵抗値を有する抵抗体を実装効率良く内蔵したプリント配線板を実現することができる。
本発明のプリント配線板では、前記抵抗素子が、その抵抗値に応じ、前記第１パターン及び前記第２パターンにより、直列及び並列の少なくとも一方の態様で電気的に接続された複数の前記抵抗体を有し、前記複数の抵抗体のそれぞれは、互いに同一形状を有する構成とすることができる。かかる場合には、様々な形状の抵抗体を抵抗値に応じて形成することなく、同一形状の抵抗体を複数形成し、第１パターン及び第２パターンにより、直列及び並列の少なくとも一方の態様で電気的に接続することにより、所望の抵抗値の抵抗素子とすることができる。
本発明の抵抗体は、ニッケル、コバルト、クロム、インジウム、ランタン、リチウム、錫、タンタル、白金、鉄、パラジウム、バナジウム、チタン及びジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を主成分とするものとすることができ、ニッケル、クロム及び鉄とすることが特に好ましい。これらの金属を用いると、多様な抵抗値を有する、高温でも抵抗値の変動の少ない抵抗素子を製造することができる。
また、本発明の抵抗体は、メッキ総重量の５〜１５重量％のリンを含有するニッケル−リンメッキによって形成された抵抗体を含むものである。この範囲内のリンを含有することによって、前記抵抗体にピンホールが生じることもなく、熱や酸、アルカリ等の薬液に対する耐食性あり、かつ、高温の空気雰囲気下で使用された場合でも、抵抗値が変化するおそれの少ない抵抗素子を製造することができる。
以上詳細に説明したように、本発明のプリント配線板によれば、精度の良い抵抗値を有する抵抗素子を実装効率よく内蔵したプリント配線板を提供することができるという効果を奏する。
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図７を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るプリント配線板１０が断面図にて示されている。このプリント配線板１０は、抵抗素子を３つ内蔵したプリント配線板である。
図１には、本発明の一実施形態に係るプリント配線板１０が断面図にて示されている。このプリント配線板１０は、抵抗素子を３つ内蔵したプリント配線板である。
図１に示されるように、このプリント配線板１０は、（ａ）絶縁層１１と、（ｂ）絶縁層１１の＋Ｚ方向側表面に形成された導体パターン２１とを備えている。なお、絶縁層１１の−Ｚ方向側表面には、導体パターンが形成されていてもよいし、また、形成されていなくともよい。さらに、絶縁層１１の−Ｚ方向側には、絶縁層及び導体パターンが順次積層されていてもよい。
また、プリント配線板１０は、（ｃ）絶縁層１１及び導体パターン２１の＋Ｚ方向側表面上に形成された絶縁層１２と、（ｄ）絶縁層１２の＋Ｚ方向側表面上に形成された絶縁層１３と、（ｅ）絶縁層１３の−Ｚ方向側表面上に形成された導体パターン２２と、（ｆ）絶縁層１３の＋Ｚ方向側表面上に形成された導体パターン２３と、（ｇ）抵抗素子３０j（ｊ＝１〜３）とを備えている。ここで、抵抗素子３０jは、絶縁層１３に埋め込まれ、−Ｚ方向側端部が導体パターン２２と電気的に接続されるとともに、＋Ｚ方向側端部が導体パターン２３と電気的に接続された少なくとも１つの抵抗体３１jk（ｋ＝１，…）を有している。そして、抵抗素子３０jが複数の抵抗体３１jk（ｋ＝１，…）を有している場合には、所定の抵抗体３１の−Ｚ方向側端部同士を電気的に導通させる導体パターン２２の一部及び／又は＋Ｚ方向側端部同士を電気的に導通させる導体パターン２３の一部と、複数の抵抗体３１jkとから抵抗素子３０jが構成されている。
図１においては、抵抗素子３０jとして、３つの抵抗体３１jk（ｋ＝１〜３）を有しており、導体パターン２２の一部及び導体パターン２３の一部により、抵抗体３１j1、抵抗体３１j2及び抵抗体３１j3が直列に接続されて構成された例が示されている。この結果、抵抗体３１jkそれぞれが、−Ｚ方向側端と＋Ｚ方向側端との間でｒ［Ω］の抵抗値を有する場合には、抵抗素子３０jの抵抗値Ｒjは、３ｒ［Ω］となる。
なお、図２（Ａ）に示される抵抗素子３０j’のように、３つの抵抗体３１jk（ｋ＝１〜３）を有し、導体パターン２２の一部及び導体パターン２３の一部により、抵抗体３１j1、抵抗体３１j2及び抵抗体３１j3が並列に接続された場合には、抵抗素子３０j’の抵抗値Ｒj’は、ｒ／３［Ω］となる。また、図２（Ｂ）に示される抵抗素子３０j”のように、３つの抵抗体３１jk（ｋ＝１〜３）を有し、導体パターン２２の一部及び導体パターン２３の一部により、抵抗体３１j1と抵抗体３１j2とが並列に接続されたものが抵抗体３１j3と直列に接続された場合には、抵抗素子３０j”の抵抗値Ｒj”は、（３／２）ｒ［Ω］となる。
上述した抵抗体及びその表面の被覆は、メッキ法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法等によって形成することができるが、緻密で強固な膜の形成が可能であるメッキ法を使用することが特に好ましい。メッキ法による場合には、電解メッキ、無電解メッキのいずれの方法を採用することもできる。メッキ浴は、上述した各種の金属またはこれらを含む合金を複数溶解した組成の浴を適宜調製して使用すればよい。
メッキ法の中でも、ニッケルメッキ浴を用いる方法（以下、「ニッケルメッキ」という）を最も好適に使用することができる。特に、ニッケルメッキ浴中に、金属とリンの合計重量に対して、５〜１５重量％のリンを添加しておくことが好ましい。リンの含有率をこの範囲とするのは、リンの含有率が５重量％未満では、前記抵抗体にピンホールが生じやすくなり、また、ニッケル結晶間の結合強度が小さいために、熱や酸、アルカリ等の薬液に対する耐食性が低下する傾向があることによる。逆に１５重量％を超えると、ニッケル内のリンが酸素によって酸化を受けやすくなり、高温の空気雰囲気下で使用された場合には、抵抗値が変化するおそれがあることによる。
以上、抵抗素子が３つの抵抗体３１jk（ｋ＝１〜３）を有するときにおける、導体パターン２２及び／又は導体パターン２３の形成態様による抵抗素子の抵抗値の変化を３例示したが、抵抗体３１jkの数と導体パターン２２及び／又は導体パターン２３の形成態様により、抵抗体３１jkそれぞれの抵抗値が全て同一であっても、様々な抵抗値を有する抵抗素子を形成することができる。
絶縁層１１，１２，１３の材料としては、耐熱性及び寸法安定性等に優れるため、エポキシ樹脂、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたもの、ポリイミド等を使用することができる。なお、絶縁層１１，１２，１３は同一の材料を用いて形成してもよいし、互いに異なる材料を用いて形成してもよい。
導体パターン２１，２２，２３の材料としては、銅、アルミニウム、ステンレススチール等の導体金属を使用することができる。
なお、図１において図示が省略されているが、絶縁層１１，１２，１３それぞれには、適宜、層間の電気導通路であるバイアホールが形成されている。また、導体パターン２３上には部品取り付け用又はマザーボード装着用のパッドが形成されおり、プリント配線板１０上に部品を取り付けたり、プリント配線板１０をマザーボードに装着したりすることができるようになっている。
図３には、プリント配線板１０の製造に使用される抵抗体モジュール４０の構成が概略的に示されている。図３（Ａ）に示されるように、この抵抗体モジュール４０は、（ａ）支持部材４１と、（ｂ）支持部材４１の＋Ｚ方向側表面上に配設された導体フィルム４２Ｕと、（ｃ）支持部材４１の−Ｚ方向側表面上に配設された導体フィルム４２Ｌと、（ｄ）導体フィルム４２Ｕの＋Ｚ方向側表面に形成された抵抗部材３９1，３９2，３９3とを備えている。ここで、支持部材４１と導体フィルム４２とは、後に剥離可能なように接着剤により接着されている。こうした接着剤としては、ベンゾトリアゾールや、ベンゾトリアゾール誘導体を含有するもの、例えば商品名：ＶＥＲＺＯＮＥ（大和化成（株）ＳＦ−３１０）等を使用することができる。
また、導体フィルム４２Ｕ，４２Ｌとしては、銅フィルム、銀フィルム、アルミニウムフィルム等を使用することができる。こうした導体フィルムの厚さは、当該導体フィルムがエッチング工程において消失することを防止する観点から０．１μｍ以上であることが好ましく、また、当該導体フィルムをエッチングして得られる導体パターンの微細化の観点から２０μｍ以下であることが好ましい。また、導体フィルムの厚さを１〜１０μｍとすると、エッチング工程において導体フィルムが消失することなく、微細な導体パターンを良好に形成することができる。
支持部材４１は、（ｉ）板状のコア部材４４と、（ii）コア部材４４の＋Ｚ方向側表面上に配設されたキャリア部材４３Ｕと、（iii）コア部材４４の−Ｚ方向側表面上に配設されたキャリア部材４３Ｌとを備えている。ここで、コア部材の材料としては、上記の絶縁層１１，１２，１３と同様に、エポキシ樹脂、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたもの、ポリイミド等を使用することができる。また、キャリア部材４３Ｕ及びキャリア部材４３Ｌとしては銅薄板、アルミニウム薄板等を使用することができる。
抵抗部材３９j（ｊ＝１〜３）それぞれは、少なくとも１つの柱状部材３３jk（ｋ＝１，…）を備えている。この柱状部材３３jkそれぞれは、図３（Ｂ）に示されるように、導体フィルム４２Ｕの＋Ｚ方向側表面上に形成された柱状の抵抗体３１jkと、該抵抗体３２jkの＋Ｚ方向側端部に形成された、半田メッキ部３２jkとから構成されている。ここで、抵抗体３１jkの材料としては、ニッケル合金、ニクロム（ニッケルクロム合金）、等を使用することができる。また、抵抗体３１jkのＺ軸方向の長さは、上述した絶縁層１３の厚みとほぼ同一とされている。本実施形態においては１００μｍとしている。また、抵抗体３１jkの底面の径は任意であるが、高実装密度化を可能とするためには、５〜２００μｍとすることが好ましい。
次に、プリント配線板１０の製造工程について説明する。
まず、抵抗体モジュール４０を製造する。かかる抵抗体モジュール４０の製造にあたっては、まず、支持部材４１を用意する（図４（Ａ）参照）。かかる支持部材４１は、コア部材４４の＋Ｚ方向側表面にキャリア部材４３Ｕを圧着して貼り付けるとともに、コア部材４４の−Ｚ方向側表面にキャリア部材４３Ｌを圧着して貼り付けることにより製造される。
次に、支持部材４１のキャリア部材４１Ｕの＋Ｚ方向側表面に接着剤を介して導体フィルム４２Ｕを貼り付けるとともに、キャリア部材４１Ｌの−Ｚ方向側表面に接着剤を介して導体フィルム４２Ｌを貼り付ける（図４（Ｂ）参照）。引き続き、導体フィルム４２Ｕの＋Ｚ方向側表面にドライフィルムレジスト４５Ｕをラミネートするとともに、導体フィルム４２Ｌの−Ｚ方向側表面にドライフィルムレジスト４５Ｌをラミネートする（図４（Ｃ）参照）。ここで、ドライフィルムレジスト４５Ｕ，４５Ｌとしては、アクリル樹脂（例えば、商品名ＨＷ４１００（日立化成（株））等を用いることができる。
次に、導体フィルム４２Ｕの＋Ｚ方向側表面における柱状部材形成領域上のドライレジストを除去して凹部４９jk（ｊ＝１〜３，ｋ＝１，…）を形成し、柱状部材形成領域における導体フィルム４２Ｕの＋Ｚ方向側表面を露出させる（図５（Ａ）参照）。かかる抵抗素子形成領域上のドライフィルムレジストの除去は、所定パワーのレーザビームを抵抗素子形成領域上のドライフィルムレジストに照射することにより行われる。引き続き、凹部４９jk内における導体フィルム４２Ｕの＋Ｚ方向側表面上に、メッキ法により抵抗体３１jkを形成する（図５（Ｂ）参照）。
次いで、抵抗体３１jkの＋Ｚ方向側端面上に、下記のとおりのメッキ法により半田メッキ部３２jkを形成して、柱状部材３３jkとする（図６（Ａ）参照）。
次いで、所望の組成を有する浴を用いたメッキ法や、ＰＶＤ、ＣＶＤ等の手法を用いて、上記のように露出した導体フィルム３３1上に抵抗体３１1を形成する。メッキ法による場合には、浴の組成とメッキ条件（ｐＨ、温度、電解メッキの場合には電流密度と通電時間）を適宜調節することにより、所望のメッキの厚み、すなわち抵抗値を有する抵抗体３１1を形成することができる（図５（Ａ）参照）。例えば、下記の組成の浴を用いる硫酸ニッケル浴（ｐＨ４〜５）を用いて、所定の条件、例えば、４０〜６０℃、電流密度約２〜６Ａ/ｄｍ2で２５０分間の条件で、メッキを行うと、平均厚みが約１００μｍの抵抗体を形成することができる。
引き続き、導体フィルム４２Ｕの＋Ｚ方向側表面上からドライフィルムレジスト４５Ｕを除去するとともに、導体フィルム４２Ｌの−Ｚ方向側表面からドライフィルムレジスト４５Ｌを除去する（図６（Ｂ）参照）。こうして、抵抗体モジュール４０が製造される。
また、支持部材３６2上にドライフィルムレジストをラミネートし、導体パターンを形成した後に、下記のようなメッキ法によって、異なる抵抗値を有する抵抗素子３０2を製造することができる。
こうしたドライフィルムレジストとしては、例えば、ＨＷ４４０（日立化成（株）製）等を挙げることができる。また、メッキ法としては、下記表２のメッキ浴を用いた無電解メッキ法を挙げることができる。
なお、複数の凹部４９iを形成し、抵抗値の異なる抵抗体を形成することもでき、また、金、銀、クロム、鉄、バナジウム等を物理的気相成長法（ＰＶＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）等の蒸着法によって導体フィルム３３1の＋Ｚ方向側表面上に蒸着させて抵抗体を形成することもできる。
以上のような抵抗体モジュール４０の製造後又は抵抗体モジュール４０の製造と並行して、図７（Ａ）に示されるような、キャリア部材４３Ａの＋Ｚ方向側表面に接着剤により導体フィルム４２Ａを貼り付けた部材４８を製造する。ここで、キャリア部材４３Ａの材料としては、上記のキャリア部材４３Ｕ，４３Ｌと同様の材料を用いることができる。また、導体フィルム４２Ａの材料としては、上記の導体フィルム４２Ｕ，４２Ｌと同様の材料を用いることができる。また、キャリア部材４３Ａと導体フィルム４２Ａとの接着に用いられる接着剤は、上記のキャリア部材４３Ｕ，４３Ｌと導体フィルム４２Ｕ，４２Ｌとの接着に用いられるものと同様のものが用いられる。
次に、部材４８の導体フィルム４２Ａの＋Ｚ方向側表面上に、絶縁層１３の形成のために絶縁材料を所定の厚さになるように塗布する。こうした絶縁材料は、塗布直後は温度が高く、軟化状態にある。この絶縁材料を必要に応じて加熱することより軟化状態を維持しつつ、絶縁材料の＋Ｚ方向側表面と、上述した抵抗体モジュール４０の抵抗部材３９jとが対向するようにして、抵抗体モジュール４０を軟化状態の絶縁材料に圧着する。
この結果、抵抗部材３９jの柱状部材３３jkそれぞれの半田メッキ部３２jkが導体フィルム４２Ａの＋Ｚ方向側表面に到達して、柱状部材３３jkの抵抗体３１jkと導体フィルム４２Ａとが電気的に接続される。かかる圧着により、半田メッキ部３２jkは、導体フィルム４２Ａと一体化するので、前述した図１及び図２、並びに後述する図７（Ｂ）、図７（Ｃ）及び図８においては、半田メッキ部３２jkによる接続部の図示を省略している。
引き続き、全体を冷却して、軟化状態の絶縁材料を硬化させることにより、絶縁層１３を形成する。この結果、絶縁層１３に抵抗体３１jkが埋め込まれ、抵抗体３１jkの＋Ｚ方向側端が導体フィルム４２Ｕと電気的に接続するとともに、抵抗体３１jkの−Ｚ方向側端が導体フィルム４２Ａと電気的に接続した状態で、絶縁層１３に対して抵抗体モジュール４０が固定される（図７（Ｂ）参照）。
次いで、抵抗体モジュール４０の導体フルム４２Ｕよりも＋Ｚ方向側にある部分（すなわち、キャリア部材４３Ｕ、コア部材４４、キャリア部材４３Ｌ及び導体フィルム４２Ｌ）及び部材４８のキャリア部材４３Ａを除去して部材５５を製造する（図７（Ｃ）参照）。引き続き、周知のフォトリソグラフィ法により、部材５５の導体フィルム４２Ｕの＋Ｚ方向側表面上の上述した導体パターン２３を形成すべき領域にレジスト４７Ｕを形成するとともに、部材５５の導体フィルム４２Ａの−Ｚ方向側表面上の上述した導体パターン２２を形成すべき領域にレジスト４７Ｌを形成する（図８（Ａ）参照）。
次に、周知のエッチング法により、導体フィルム４２Ａ及び導体フィルム４２Ｕを選択除去し、導体パターン２２及び導体パターン２３を形成した後、レジスト１９を除去して、抵抗素子３０jを内蔵する部材５０が得られる（図７（Ｂ）参照）。ここで、部材５０の製造のためのエッチングにおいては、抵抗素子３０jにおける抵抗体３１jkは、−Ｚ方向側に導体パターン２２が存在するとともに、−Ｚ方向側に導体パターン２３が存在し、かつ、絶縁層１３に埋め込まれているので、エッチングにより侵食されることはない。この結果、設計値に基づいて形成された抵抗体モジュール４０の製造時に予定された抵抗値の抵抗素子３０jが、部材５０に実装されることになる。
以上の部材５０の製造と並行して、絶縁層１１の＋Ｚ方向側表面上に導体パターン２１が形成された部材５１を製造する（図８（Ｃ）参照）。かかる部材５１の製造は、例えば、銅張積層板を出発材として周知のフォトエッチング法により導体パターン２１を形成することにより行われる。そして、部材５１の＋Ｚ方向側表面上に、絶縁層１２を介して、部材５０を積層することにより、プリント配線板１０が製造される（図８（Ｄ）参照）。
なお、上記では説明を省略したが、プリント配線板１０においては、層間配線のためのバイアホールが適宜形成される。
以上説明したように、本実施形態のプリント配線板１０では、抵抗素子３０jを構成し、抵抗値を決定する抵抗体３１jkが絶縁層に埋め込まれ、−Ｚ方向側端が絶縁層１３の−Ｚ方向側表面に形成された導体パターン２２に電気的接続されるとともに、＋Ｚ方向側端が絶縁層１３の＋Ｚ方向側表面に形成された導体パターン２３に電気的接続されている。このため、導体パターン２２や導体パターン２３の形成の際にフォトエッチング法等を用いたとしても、抵抗体３１jkがエッチングにより侵食されることはない。また、絶縁層１３を貫く方向に沿って延びる柱状の抵抗体３１jkを含んで抵抗素子３０jを構成している。このため、平面的な実装密度を向上することができる。したがって、本発明のプリント配線板１０によれば、精度の良い抵抗値を有する抵抗素子を実装効率良く内蔵したプリント配線板を実現することができる。
また、本実施形態のプリント配線板１０では、抵抗素子３０jが互いに同様に構成された抵抗体３１jkを複数含む場合には、抵抗素子３０jの抵抗値に応じ、導体パターン２２及び導体パターン２３により、抵抗体３１jkを直列及び並列の少なくとも一方の態様で電気的に接続して抵抗素子３０jを構成している。したがって、所望の抵抗値の抵抗素子３０jを内蔵したプリント配線板を簡易に実現することができる。
また、本実施形態の抵抗体モジュール４０は、支持部材４１と、支持部材４１の＋Ｚ方向側表面上に配設された導体フィルム４２Ｕ、導体フィルム４２Ｕの＋Ｚ方向側表面に形成された抵抗体３１jkを含む抵抗部材３９jとを備えている。このため、軟化状態にある絶縁層１３に、当該絶縁層１３に対して抵抗体３１jkが対向するようにして圧着することにより、抵抗体３１jkを含む柱状部材３３jkを、絶縁層１３を貫通させ、絶縁層１３の抵抗体モジュール側とは反対側に形成された導体フィルム４２Ａと電気的に接続させる。そして、絶縁層１３を硬化させた後、支持部材４１を除去して、フォトエッチング法等により導体フィルム４２Ａ，４２Ｕをエッチングして所望の導体パターン２２，２３を形成する固定を経ることにより、上述した本実施形態のプリント配線板１０を容易に製造することができる。
また、本実施形態の抵抗体モジュール４０では、抵抗体３１jkの導体フィルム４２Ｕ側とは反対側の端部に、導体部材と電気的に接続するための接続用導体部である半田メッキ部３２jkが形成されている。したがって、抵抗体３１jkと導体フィルム４２Ｕとの電気的な接続を容易に行うことができる。
以上のようにして製造した抵抗体は、抵抗値の高低にかかわらず、小さなエリアに収めることができ、しかも基板に内蔵されるためにこれら抵抗上にＬＳＩ等の電子デバイスを実装することができる。
また、以上の製造した抵抗体は柱状であるため、抵抗値の調整を容易に行うことができる。すなわち、予め所望する抵抗値より高い抵抗値となるように抵抗体を直列に配線しておき、所望する抵抗値になるように抵抗の一部を並列に結ぶことも出来る。逆に、並列で予め結んでおき、回路を切断する事で抵抗を高くすることも出来ることはいうまでもない。
また、抵抗体モジュール４０に代えて、図９に示されるような、支持部材４１を銅薄板、アルミニウム薄板等で構成される支持部材４１’に変更した抵抗体モジュール４０’を用いることもできる。なお、図９における導体フィルム４２は、上述した導体フィルム４２Ｕ，４２Ｌと同様に構成される
また、上記の実施形態では、抵抗体３１jkの形状を全て同一とし、抵抗体３１jkの抵抗値を全て同一としたが、抵抗体３１jkそれぞれの底面の径を個別に設定することにより、抵抗体３１jkそれぞれが固有の抵抗値を有するようにしてもよい。
また、抵抗体モジュール４０の製造後に、抵抗体３１jkそれぞれの抵抗値を測定し、許容精度範囲に入っているかを確認するようにしてもよい。様々なプロセス条件で抵抗体モジュール４０を試作し、試作された抵抗体モジュール４０の抵抗体３１jkそれぞれの抵抗値を測定して、許容精度範囲に入るプロセス条件を予め求めておくようにしてもよい。
また、上記の実施形態では、凹部４９jkの形成に際し、レーザビームをドライフィルムレジスト４９Ｕに照射することとしたが、半導体素子の製造において用いられる周知のフォトリソグラフィ法を用いることもできる。
また、上記の実施形態のプリント配線板１０の製造工程における部材５５と同等の部材５５’（図１１（Ｃ）参照）を、次のような製造工程により製造してもよい。すなわち、まず、図１０（Ａ）に示されるような、絶縁層６６の＋Ｚ方向側表面に導体層６７Ｕが形成されるとともに、−Ｚ方向側表面に導体層６１Ｌが形成された部材６５を用意する。ここで、絶縁層６６の材料としては上述した絶縁層１３と同等のものが用いられ、導体層６７Ｕの材料としては上述した導体フィルム４２Ｕの材料と同等のものが用いられ、導体層６７Ｌの材料としては上述した導体フィルム４２Ｌの材料と同等のものが用いられている。
この部材６５の用意と並行して、図１０（Ｂ）に示されるような、抵抗材料層６１の＋Ｚ方向側表面に低融点導体層６２Ｕが形成されるとともに、−Ｚ方向側表面に低融点導体層６２Ｌが形成された部材６０を用意する。ここで、抵抗材料層６１は、上述した抵抗体３１jkと同様の材料により形成されており、絶縁層６６とほぼ同一のＺ軸方向の厚みを有している。また、低融点導体層６２Ｕ，６２Ｌの材料は、抵抗材料層６１の材料、絶縁層６６の材料及び導体層６７Ｕ，６７Ｌの材料よりも低い融点を有し、導体層６７Ｕ，６７Ｌとほぼ同一のＺ軸方向の厚みを有している。また、低融点導体層６２Ｕ，６２Ｌの材料としては、導体層６７Ｕ，６７Ｌと溶着性の高いものが使用されている。これは、後述する部材６５の打ち抜き片における低融点導体層６２Ｕ，６２Ｌ部分と導体層６７Ｕ，６７Ｌとの電気的な導通確保を容易とするためである。なお、導体層６７Ｕ，６７Ｌの材料をＣｕ金属とする場合には、低融点導体層６２Ｕ，６２Ｌの材料としてＳｎ金属を使用することができる。
次に、部材６５及び部材６０を、不図示の基台の＋Ｚ方向側表面に載置し、開口部７１を有するダイ７０の＋Ｚ方向側表面上に、順次載置する。そして、部材６５及び部材６０を挟んだ開口部７１の＋Ｚ方向の位置に打抜手段７５を配置する（図１０（Ｃ）参照）。ここで、ダイ７０のＺ軸方向の厚さは、部材６０のＺ軸方向の厚み（すなわち、部材６５のＺ軸方向の厚み）とほぼ同一となっている。
引き続き、打抜手段７５を−Ｚ方向へ移動させることにより、部材６５及び部材６０における打抜手段７５の−Ｚ方向位置の部分を打ち抜き、部材６５の打ち抜き片を部材６０に埋め込む（図１１（Ａ）参照）。こうした部材６５の打ち抜き片の部材６０への埋め込みは、部材６０における所望のＸＹ位置において行う。そして、部材６５の打ち抜き片を部材６０へ埋め込んだものを取り出して加熱し、打ち抜き片の低融点導体層６２Ｕ，６２Ｌ部分を導体層６７Ｕ，６７Ｌに溶着させる。この後、部材６５の打ち抜き片を部材６０へ埋め込んだものを冷却することにより、部材５５と同等の部材５５’が製造される（図１１（Ｂ）参照）。
以後、部材５５’を部材５５の代わりに使用して、図８（Ａ）〜図８（Ｄ）と同様の工程を経させることにより、上記の実施形態のプリント配線板１０と同等のプリント配線板を製造することができる。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は何らこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
（１）抵抗体モジュールの作製
コア部材の材料として、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたものを、また、キャリア部材として、銅薄板を使用した。導体フィルムとして、厚み５μｍの銅フィルムを使用した。
（１）抵抗体モジュールの作製
コア部材の材料として、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたものを、また、キャリア部材として、銅薄板を使用した。導体フィルムとして、厚み５μｍの銅フィルムを使用した。
まず、上記のコア部材の両面にキャリア部材を積層してプレス処理を行い、支持部材を作製した。ついで、この支持部材の両面に、上記の導体フィルムを、ＶＥＲＺＯＮＥ（大和化成（株）、ＳＦ−３１０）を用いて、後に剥離できるように接着し、抵抗体モジュールを作製した。
次いで、上記（１）のように作製した支持部材の両面に、ドライフィルムレジスト（日立化成（株）製、ＨＷ４１００）をラミネートし、レーザビームを照射して直径１０μｍの大きさでドライフィルムレジストをピッチ５０μｍの間隔で、２０×２０本分除去し、凹部を形成した。
ついで、上記表１に示す組成の硫酸ニッケル浴を用いて、ｐＨ４〜５、４０〜６０℃、２〜６Ａ／ｄｍ2の条件で２５０分間メッキを行い、以上のようにして形成した凹部に平均厚み１００μｍの抵抗体を形成した。
この後に、支持部材の両面にレーザビームを照射してドライフィルムレジストを除去し、抵抗体モジュールを形成した。なお、ここで製造した抵抗体のリン含量は１１重量％であった。
（２）抵抗体モジュールの埋め込みと導電接続
キャリア部材として上記の銅薄板の一方の面に、ＶＥＲＺＯＮＥ（大和化成（株）製、ＳＦ−３１０）を用いて、厚み５μｍの上記の銅フィルムを接着した。
キャリア部材として上記の銅薄板の一方の面に、ＶＥＲＺＯＮＥ（大和化成（株）製、ＳＦ−３１０）を用いて、厚み５μｍの上記の銅フィルムを接着した。
接着した銅フィルムの表面に、エポキシ樹脂を塗布し、上記のようにして作製した抵抗体モジュールをこの軟化状態にある樹脂と圧着させた。
ついで、全体を冷却してエポキシ樹脂を硬化させるとともに、上記のようにして作製した抵抗体モジュールを固定した。
（３）抵抗素子を内蔵する部材の製造
抵抗体が埋め込まれたエポキシ樹脂の絶縁層及びその両側に接着している銅フィルム以外のキャリア部材、コア部材、導体フィルムを除去して、部材５５を製造した。部材５５の銅フィルムそれぞれの面上で導体パターンを形成する領域に、フォトリソグラフィ法によってレジストを形成させた。
抵抗体が埋め込まれたエポキシ樹脂の絶縁層及びその両側に接着している銅フィルム以外のキャリア部材、コア部材、導体フィルムを除去して、部材５５を製造した。部材５５の銅フィルムそれぞれの面上で導体パターンを形成する領域に、フォトリソグラフィ法によってレジストを形成させた。
エッチングによって導体パターンを形成させ、レジストを除去して抵抗素子を内蔵する部材５０を製造した。
上記の部材５０の製造と並行して、銅張積層板にフォトエッチングを行い、部材５１を製造した。部材５１上に形成した導体パターンの上に上記のエポキシ樹脂を用いて絶縁層を形成し、この絶縁層と上記の部材５０とを積層し、抵抗素子を実装したプリント配線板を製造した。このプリント配線板に実装した抵抗素子は、底面の直径が１０μｍ、配列ピッチ５０μｍで２０行×２０列の合計４００本、抵抗体１本の抵抗値が１．３５Ω（設計値）の抵抗体を、直列に接続したもので、抵抗値は５４０Ω（設計値）である。
（実施例２）
抵抗体の底面の径を５０μｍとし、配列ピッチ１００μｍで、１０行×１０列の１００本とした以外は上記実施例１と同様にして、１本０．５４Ω（設計値）のものを直列に接続し、抵抗値５．４Ω（設計値）の抵抗素子を実装した。
抵抗体の底面の径を５０μｍとし、配列ピッチ１００μｍで、１０行×１０列の１００本とした以外は上記実施例１と同様にして、１本０．５４Ω（設計値）のものを直列に接続し、抵抗値５．４Ω（設計値）の抵抗素子を実装した。
以上のようにして、１×１ｍｍ2という小さな面積に、抵抗値（設計値）が５４０Ω又は５．４Ωという抵抗素子を実装したプリント配線板を製造することができた。また、これらの抵抗素子の抵抗値の温度変化率は、それぞれ ４５ｐｐｍ／℃、５４ｐｐｍ／℃と非常に小さく、安定性に優れたものであった。また、定格電力は、それぞれ１／８Ｗ、１／２Ｗ相当であり、一般のチップ部品に匹敵するものであった。
さらに、それぞれ２００個の抵抗素子の抵抗値のばらつきを調べた所、±３σ／［平均抵抗値］（ここで、σは標準偏差を表す）で、それぞれ±８．９％、±６．７％となり、抵抗値のばらつきが非常に小さい抵抗素子が形成されていることが明らかになった。
（比較例１）
カーボン樹脂を用いて、スクリーン印刷により、抵抗値が２，３００Ω（設計値）が抵抗素子を形成した。
カーボン樹脂を用いて、スクリーン印刷により、抵抗値が２，３００Ω（設計値）が抵抗素子を形成した。
（抵抗値の変化）
上記の実施例１、２及び比較例で製造した抵抗素子について、以下の条件にてオイルディップ試験を行い、常温抵抗値の変化を測定した。室温で５分間放置した後、２６０℃のオイルに５分間浸漬し、室温に５分間放置するのを１サイクルとして、９００サイクル行った。結果を表３に示す。
上記の実施例１、２及び比較例で製造した抵抗素子について、以下の条件にてオイルディップ試験を行い、常温抵抗値の変化を測定した。室温で５分間放置した後、２６０℃のオイルに５分間浸漬し、室温に５分間放置するのを１サイクルとして、９００サイクル行った。結果を表３に示す。
表３に示すように、高抵抗値のものでは設計値５４０Ωに対して５４８Ω、低抵抗値のものでは設計値５．４Ωに対して５．４３Ωと、非常に精度のよい抵抗素子を製造できることが実証された。
また、表３に示したように、比較例１の抵抗素子の抵抗値は９００サイクルのオイルディップ試験を行った後には５０％近く低下した。一方、本発明の抵抗素子は、９００サイクルのオイルディップ試験を行った後においても抵抗値の変化が−０．７〜−１．３％と非常に小さく、信頼性の高いものであることが示された。
（実施例３）
めっき浴の組成及びめっき条件を変更した以外は実施例１及び２と同様にして、以下の表４に示す金属で作製した抵抗素子を備えるプリント配線板を製造し、抵抗値を測定した。
めっき浴の組成及びめっき条件を変更した以外は実施例１及び２と同様にして、以下の表４に示す金属で作製した抵抗素子を備えるプリント配線板を製造し、抵抗値を測定した。
表４に示した各金属製の抵抗素子を備えるプリント配線板について、実施例１、２及び比較例１で製造した抵抗素子を備えるプリント配線板と同様のオイルディップ試験を行った。この結果、いずれの金属で製造した抵抗素子を備えるプリント配線板においても、抵抗値の変化率は、抵抗値の高低にかかわらず、３％未満と小さな値であった。
（実施例４）
抵抗体形成時のめっき浴中のリンの含有量を変えた他は実施例１及び２と同様にして、抵抗素子を製造した。この抵抗素子を高温雰囲気（１５０℃、５００時間）に曝し、その後の抵抗値の変化を測定した。結果を表５及び図１２に示す。
抵抗体形成時のめっき浴中のリンの含有量を変えた他は実施例１及び２と同様にして、抵抗素子を製造した。この抵抗素子を高温雰囲気（１５０℃、５００時間）に曝し、その後の抵抗値の変化を測定した。結果を表５及び図１２に示す。
表５及び図１２に示すように、リン含量が３％では高温雰囲気に５００時間暴露すると、抵抗値の変化率が高抵抗、抵抵抗いずれの抵抗体であっても５％越え、安定性に問題あることが示された。リン含量が１７％になると、抵抵抗の場合には変化率は５％未満であったが、高抵抗の場合には５％を越えたため、やはり安定性に問題があると考えられた。
一方、リン含量が５〜１５％のときに、高温雰囲気に５００時間暴露した後であっても抵抗値の変化が５％以下と低く、安定性が高いことが示された。このことから、リン含量は、５〜１５％が最適であることが示された。
本発明のプリント配線板は、実装効率よく抵抗素子を内蔵したプリント配線板に適用することができる。
１０…プリント配線板、１１，１２，１３…絶縁層、２１，２２，２３…導体パターン、３０1，３０2，３０3…抵抗素子、３１1，３１2，３１3…抵抗体、３２1，３２2，３２3…半田メッキ部（接続用導体部）、４０，４０’…抵抗体モジュール、４１，４１’…支持部材、４２，４２Ｕ，４２Ｌ，４２Ａ…導体フィルム。
Claims (4)
- 絶縁層と；
前記絶縁層の一方側の表面に形成された第１導体パターンと；
前記絶縁層の他方側の表面に形成された第２導体パターンと；
前記一方側の端が前記第１導体パターンの前記他方側の表面と電気的に接続するとともに、前記他方側の端が前記第２導体パターンの前記一方側の表面と電気的に接続する少なくとも１つの抵抗体を有する抵抗素子と；を備えるプリント配線板であって、
前記抵抗体は、金属を主成分とするとともに、前記第１導体パターン形成用導体薄膜の前記他方側の表面上に、メッキ法、ＣＶＤ法及びＰＶＤ法からなる群から選択されるいずれか１つの方法を用いて形成された柱状部材と、前記柱状部材上に形成された半田メッキ部とからなり；
軟化状態にある前記絶縁層中に前記抵抗体が形成された前記第１導体パターン形成用導体薄膜を押し込むことにより、前記絶縁層中に前記抵抗体を埋め込む、ことを特徴とするプリント配線板。 - 前記抵抗素子は、その抵抗値に応じ、前記第１導体パターン及び前記第２導体パターンにより、直列及び並列の少なくとも一方の態様で電気的に接続された複数の前記抵抗体を有し、
前記複数の抵抗体のそれぞれは、互いに同一形状を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。 - 前記抵抗体は、ニッケル、コバルト、クロム、インジウム、リチウム、チタン、スズ、タンタル、白金、鉄、パラジウム、バナジウム、及びジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を主成分とする、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント配線板。
- 前記抵抗体は、メッキ総重量の５〜１５重量％のリンを含有するニッケル−リンメッキによって形成されるものである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプリント配線板。
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