JP4626282B2 - 抵抗素子内蔵基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の抵抗素子を内蔵する抵抗素子内蔵基板に関し、特に、従来より抵抗素子の抵抗値の精度が高く、プリント配線板に適した抵抗素子内蔵基板に関する。

近年、携帯電話やデジタルカメラなどの機器の小型化と軽量化が進むにつれて、プリント配線板に実装する素子においては、素子の小型化や素子同士の間隔の削減といった従来の実装技術では対応が難しくなり、これら素子をプリント配線板内に内蔵した多層プリント配線板への期待が高まっている。受動素子（キャパシタ、抵抗、インダクタ）は既存のチップ素子を埋め込めば機器メーカーが必要とする特性を比較的容易に満たすことができるが、素子を内蔵した基板が厚くなってしまうという問題点がある。そのため、薄い部品や薄膜素子で十分に特性を満たすことができる方法の開発などが急がれている。

プリント配線板内部に抵抗素子を作り込む方法としては、銅箔上に金属薄膜で抵抗層を形成する方法、絶縁基板上にめっきで形成する方法、抵抗性の厚膜ポリマーを印刷する方法などがある。これらの方法の中から、抵抗値、精度、形状、価格などから用途に応じて形成方法を選択していく必要がある。厚膜ポリマーを印刷する方法では、高抵抗なものを形成できるが、微細な寸法になると形成が困難である。金属材料を用いた薄膜タイプは、厚膜タイプに比べ、抵抗値範囲が低抵抗に制約されるが、小さなサイズで高精度に形成できる。

銅箔上に金属薄膜で抵抗層を形成した材料には、Ｏｍｅｇａ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓのＯｍｅｇａ−Ｐｌｙがある（例えば、特許文献１参照）。この材料は、銅箔上に電解ニッケル、リンめっきにより薄膜抵抗層を形成したものを絶縁基板上に積層形成したものである。銅箔と薄膜抵抗層を一括エッチングして配線形成し、所定の配線部をエッチングし、下の抵抗層を露出させることにより、抵抗体を形成する。しかしこの構成では、同一の抵抗膜を使用するため、抵抗素子の抵抗値を変化させる場合には、抵抗の長さと幅で制御するしかないため、形成できる抵抗値の幅に制限があった。
絶縁基板上にめっきで抵抗層を形成した材料には、ＭａｃｄｅｒｍｉｄのＭ−Ｐａｓｓがある。この方法では、絶縁基板上に配線の一部が分離している配線パターンを形成した後に、抵抗層をこの一部分離している配線と配線の間に無電解ニッケル・リンめっきによって形成する。抵抗層は配線の厚み分の段差がある面にめっきされるため、めっき膜厚が薄いと配線と抵抗素子の接続信頼性が悪くなるという問題があった（例えば、特許文献２参照）。
米国特許第４８０８９６７号明細書 特開平１０−１９０１８３号公報

このように、金属箔による同一の抵抗皮膜を用いて複数の抵抗素子を形成する場合、抵抗素子の抵抗値を抵抗皮膜の長さと幅で制御する方法では、得られる抵抗素子の抵抗値が狭い範囲に限られていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、シート抵抗の異なる複数の抵抗素子を容易に且つ精度良く形成することが可能な抵抗素子内蔵基板の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、同一のめっき抵抗層からなる抵抗皮膜を有する複数の抵抗素子を内蔵する抵抗素子内蔵基板の製造方法において、少なくとも一つの抵抗素子の有する抵抗皮膜を覆う保護層を設け、他の抵抗素子の有する抵抗皮膜に、前記保護層が設けられていない抵抗皮膜の抵抗値変化処理液への浸漬または散布により、抵抗皮膜の抵抗値を下げる抵抗値変化処理を施し、かつ前記抵抗値変化処理液は、少なくともニッケル、銅、金、パラジウムからなる群から選ばれるいずれかの金属塩を含む溶液であることを特徴とする抵抗素子内蔵基板の製造方法を提供する。
また、本発明は、前記製造方法において、前記抵抗値変化処理後に、抵抗皮膜に加熱処理を施すことを特徴とする抵抗素子内蔵基板の製造方法を提供する。
また、本発明は、前記製造方法において、前記抵抗値変化処理後、前記保護層を剥離せずに当該抵抗素子を基板内に埋め込むことを特徴とする抵抗素子内蔵基板の製造方法を提供する。

本発明によれば、複数の抵抗素子の抵抗皮膜を同一のめっき抵抗層から形成するので、工程の簡略化や低コスト化が可能となり、しかも抵抗皮膜に抵抗値変化処理を施すことによって、抵抗素子の抵抗値を広い範囲で調整することが可能となる。すなわち、抵抗値の精度が高い抵抗素子を低コストにて製造することができる。これによって、配線基板に内蔵できる抵抗素子の数を増加し、配線基板の軽薄短小化という効果が得られる。また、内蔵素子の増加によって実装部品の数を減らすことができるため、実装のコストの低減にもつながる。

以下、最良の形態に基づき、本発明を説明する。
図１は、本発明の第１形態例の抵抗素子内蔵基板１Ａ（図１（ｅ）参照）の製造工程を示す図面である。
図１（ｅ）に示すように、本発明の第１形態例の抵抗素子内蔵基板１Ａは、絶縁基板１０と、この絶縁基板１０の両面に形成された複数の抵抗素子２，２Ａと、抵抗素子２，２Ａを覆うように設けられた絶縁層３と、絶縁層３を貫通するように設けられた導通ビア４と、絶縁層３上に形成された配線層５とを備え、前記抵抗素子２，２Ａの抵抗皮膜１１，１１ａは、同一のめっき抵抗層からなり、前記抵抗素子２，２Ａのうち少なくとも一つは、抵抗皮膜１１に抵抗値変化処理を施されていない抵抗素子２であり、他の抵抗素子２Ａは、抵抗値変化処理が施された抵抗皮膜１１ａを有するものである。

ここで、絶縁基板１０としては、特に限定されず、各種の合成樹脂からなる板や可撓性シート、ガラス板、セラミックス板、表面に絶縁層を有する金属製基板の中から、用途などに応じて適宜選択して用いることができる。
抵抗素子２，２Ａは、めっき抵抗層からなる抵抗皮膜１１，１１ａと、この抵抗皮膜１１，１１ａに接する２つの導体層１２，１２とを有する。各抵抗素子２，２Ａにおいて、２つの導体層１２，１２は互いに分離されており、抵抗素子２，２Ａの素子電極として用いることができる。それぞれの導体層１２，１２は、導通ビア４を介して絶縁層３上の配線層５と接続されている。
絶縁層３は、熱硬化樹脂や光硬化性樹脂などの絶縁樹脂から形成することができる。

本発明において「同一のめっき抵抗層」とは、同一の抵抗性材料から厚みを等しくして形成されためっき抵抗層であることを意味する。望ましくは、絶縁基板１０上に一回のめっき工程で形成されためっき抵抗層をエッチング等によって複数の抵抗皮膜１１，１１，…に分離したもの（図１（ａ）参照）である。
めっき抵抗層は、例えばニッケルやニッケル合金などからなる抵抗性材料を絶縁基板１０上に無電解めっきすることによって形成することができる。

本発明において、抵抗値変化処理とは、抵抗皮膜のシート抵抗を変化させる処理（すなわち、当該シート抵抗を上昇または低下させる処理）をいう。従って、抵抗値変化処理後の抵抗皮膜１１ａの抵抗値は、抵抗値変化処理前の抵抗皮膜１１のシート抵抗と異なる。
抵抗値変化処理は、例えば抵抗皮膜の抵抗値変化処理液への浸漬または散布によって当該抵抗皮膜１１の抵抗値を上昇または低下させることにより行うことができる。例えば、抵抗値変化処理液として少なくともニッケル、銅、金、パラジウムからなる群から選ばれるいずれかの金属塩を含む処理液を用いることにより、抵抗皮膜の表面にそれらの金属塩が析出し、抵抗値を下げることが可能である。また、市販のエッチング液を使用し、膜厚を薄くすることで、抵抗値を上げることもできる。

本形態例の抵抗素子内蔵基板１Ａの製造方法は、以下のとおりである。
まず、図１（ａ），図３（ａ）に示すように絶縁基板１０上に複数の抵抗素子２，２，…を形成する。この段階における抵抗素子２，２，…は、抵抗値変化処理を施していないものであり、これらの抵抗素子２，２，…の形成方法は、特に限定されるものではなく、オメガプライやマクダーミットの方式が使用できる。

次に、図１（ｂ）に示すように絶縁基板１０上を耐薬品性のレジスト（保護層）２０で保護し、抵抗値を変化させる抵抗素子２の抵抗皮膜１１をレジスト２０の開口部２１に露出させる。
次に、レジスト２０の開口部２１に露出された抵抗皮膜１１の抵抗値変化処理液への浸漬または散布によって当該抵抗皮膜１１の抵抗値を変化させる。これにより、抵抗値変化処理された抵抗皮膜１１ａを有する抵抗素子２Ａを得ることができる（図１（ｃ），図３（ｃ）参照）。
抵抗値変化処理によって抵抗皮膜の抵抗値を下げる場合には、抵抗値変化処理液として少なくともニッケル、銅、金、パラジウムからなる群から選ばれるいずれかの金属塩を含む処理液を用いればよい。これにより、抵抗皮膜の表面にそれらの金属塩が析出し、抵抗値を下げることが可能である。

抵抗値変化処理後は、図１（ｄ）に示すようにレジスト２０を剥離したのち、図１（ｅ）に示すように絶縁層３を用いて通常の多層配線基板の工程で次の配線層を形成することで、配線層５や導通ビア４を含み、抵抗素子２，２Ａを内蔵した多層配線回路基板１Ａを製造することができる。
なお、抵抗素子の形成後、抵抗値を安定化させるため、上記工程の適当な段階において熱処理を施すことが好ましい。上記の熱処理は、例えば、１００〜８５０℃の温度範囲内で行うことができる。

以上説明したように、第１形態例の抵抗素子内蔵基板１Ａによれば、複数の抵抗素子２，２Ａの抵抗皮膜１１，１１ａを同一のめっき抵抗層から形成するので、工程の簡略化や低コスト化が可能となる。しかも、少なくとも一つの抵抗素子２ではめっき抵抗層をそのまま抵抗皮膜１１として利用するのに対して、他の抵抗素子２Ａではめっき抵抗層に抵抗値変化処理を施すことによって、めっき抵抗層とはシート抵抗が異なる抵抗皮膜１１ａを得ることができる。
なお、図１（ｄ）でレジスト２０を剥離する代わりに、例えば、開口部２１を絶縁性封止材料で封止することにより、抵抗値変化処理を施した抵抗素子２Ａを基板内に埋め込むことができる。この場合、絶縁層３がレジスト２０および前記絶縁性封止材料から構成された多層配線回路基板を製造することができる。

次に、本発明の第２形態例の抵抗素子内蔵基板１Ｂについて説明する。
本発明において抵抗値変化処理は、抵抗値変化処理液の組成や濃度、処理条件等によって抵抗値変化の程度を調整することが可能である。従って、少なくとも一つの抵抗素子の抵抗皮膜に施す抵抗値変化処理と、他の抵抗素子の抵抗皮膜に施す抵抗値変化処理とで、それぞれ抵抗値変化の程度を変えることによって、抵抗皮膜のシート抵抗が異なる抵抗素子が内蔵された本発明の抵抗素子内蔵基板を得ることができる。
図２（ｇ）に示す第２形態例の抵抗素子内蔵基板１Ｂの場合は、抵抗値変化処理が施された第１の抵抗皮膜１１ａを有する第１の抵抗素子２Ａと、抵抗値変化処理が施された第２の抵抗皮膜１１ｂを有する第２の抵抗素子２Ｂとを備え、抵抗値変化処理が施された第１の抵抗皮膜１１ａのシート抵抗が、抵抗値変化処理が施された第２の抵抗皮膜１１ｂのシート抵抗と異なっている。

第２形態例の抵抗素子内蔵基板１Ｂの製造方法は、以下のとおりである。
まず、図２（ａ）に示すように絶縁基板１０上に複数の抵抗素子２，２，…を形成する。この段階における抵抗素子２，２，…は、抵抗値変化処理を施していないものであり、これらの抵抗素子２，２，…の形成方法は、特に限定されるものではなく、オメガプライやマクダーミットの方式が使用できる。

次に、図２（ｂ）に示すように絶縁基板１０上を耐薬品性の第１のレジスト２０（第１の保護層）で保護し、抵抗値を変化させる抵抗素子２の抵抗皮膜１１を第１のレジスト２０の開口部２１に露出させる。
次に、開口部２１に露出された抵抗皮膜の抵抗値変化処理液への浸漬または散布によって抵抗値を上昇または低下させる。これにより、抵抗値変化処理された第１の抵抗皮膜１１ａを有する抵抗素子２Ａを得ることができる（図２（ｃ）参照）。

次に、第１のレジスト２０を剥離したのち、図２（ｄ）に示すように絶縁基板１０上を耐薬品性の第２のレジスト２２（第２の保護層）で保護し、抵抗値を変化させる抵抗素子２の抵抗皮膜１１を第２のレジスト２２の開口部２３に露出させる。この段階では、抵抗値変化処理を施した抵抗皮膜１１ａを有する抵抗素子２Ａ上には第２のレジスト２２を積層し、抵抗値変化処理を施していない抵抗素子２の抵抗皮膜１１は開口部２３に露出されるようにする。
次に、開口部２３に露出された抵抗皮膜１１の抵抗値変化処理液への浸漬または散布によって当該抵抗皮膜１１の抵抗値を変化させる。これにより、抵抗値変化処理された第２の抵抗皮膜１１ｂを有する抵抗素子２Ｂを得ることができる（図２（ｅ）参照）。
抵抗値変化処理後は、図２（ｆ）に示すように第２のレジスト２２を剥離したのち、図２（ｇ）に示すように絶縁層３を用いて通常の多層配線基板の工程で次の配線層を形成することで、配線層５や導通ビア４を含む抵抗素子２Ａ，２Ｂを内蔵した多層配線回路基板１Ｂを製造することができる。
抵抗素子の熱処理を行う場合は、第１形態例の抵抗素子内蔵基板１Ａの製造方法における熱処理の方法と同様にして行うことができる。

第１及び第２の抵抗皮膜１１ａ，１１ｂの抵抗値変化は、めっき抵抗層より抵抗値を上昇させてもよいし、逆に抵抗値を低下させてもよい。従って、第１の抵抗皮膜１１ａと第２の抵抗皮膜１１ｂの両方が抵抗値変化処理を施したものである場合、本発明は、（１）〜（４）のいずれでも差し支えない。
（１） 第１の抵抗皮膜１１ａのシート抵抗を上昇させて第２の抵抗皮膜１１ｂのシート抵抗を低下させる。
（２） 第１の抵抗皮膜１１ａのシート抵抗を低下させて第２の抵抗皮膜１１ｂのシート抵抗を上昇させる。
（３） 第１の抵抗皮膜１１ａも第２の抵抗皮膜１１ｂもシート抵抗を上昇させるが、シート抵抗を上昇させた抵抗値変化量が互いに異なる。
（４） 第１の抵抗皮膜１１ａも第２の抵抗皮膜１１ｂもシート抵抗を低下させるが、シート抵抗を低下させた抵抗値変化量が互いに異なる。

以上説明したように、第２形態例の抵抗素子内蔵基板１Ｂによれば、複数の抵抗素子２の抵抗皮膜１１ａ，１１ｂを同一のめっき抵抗層から形成するので、工程の簡略化や低コスト化が可能となる。しかも、少なくとも一つの抵抗素子２Ａのめっき抵抗層に抵抗値変化処理を施した後に、他の抵抗素子２Ｂのめっき抵抗層に抵抗値変化の程度が異なる抵抗値変化処理を施すことによって、第１の抵抗素子２Ａの抵抗皮膜１１ａのシート抵抗と、第２の抵抗素子２Ｂの抵抗皮膜１１ｂのシート抵抗とを、互いに異なる抵抗値にすることができる。

以下、実施例１について図１を用いて詳細に説明する。実施例１の抵抗素子内蔵基板１Ａは、以下に説明する方法により製造することができる。
絶縁基板１０上に無電解Ｎｉめっきを用いて、厚さ０．５μｍのＮｉめっき膜からなる抵抗皮膜を形成する。Ｎｉめっき後に無電解銅めっき工程によって厚さ１μｍの銅めっき層を形成する。さらに、電気銅めっきによって厚さ１５μｍになる条件で銅めっき層の厚みを調整する。
配線パターン形状にフォトリソグラフィ工程とエッチング工程によって銅とＮｉの不要部分を除去し、配線パターン形状を得る。そして、レジスト剥離後に抵抗素子２，２，…を形成する部分以外に再度レジストパターンを形成する。さらに、ＣｕはエッチングするがＮｉをエッチングしないエッチング液（アルカリ性エッチング液）を使用して抵抗素子の銅層を除去する。これらの工程で、導体層１２を含む抵抗素子２，２，…を形成することができる（図１（ａ）参照）。

さらに抵抗素子２の抵抗皮膜１１のシート抵抗を調整するために、抵抗値変化処理を施す抵抗素子の抵抗皮膜が露出され、それ以外の抵抗素子が保護されるように、耐薬品性を有するレジストにより保護層２０を形成する。具体的には、日立化成工業製２７μｍ厚の感光性レジスト（ＲＹ−３２３７）を絶縁基板１０上の全面にラミネートしたのち、フォトリソグラフィ工程で露光、現像することで、抵抗値変化処理を施す抵抗素子の抵抗皮膜が露出されるようにパターニングし、レジスト２０に開口部２１を形成する（図１（ｂ）参照）。
次に、レジスト２０の開口部２１から露出した抵抗皮膜１１に対して抵抗値変化処理液の浸漬または噴霧の処理を施すことにより、抵抗値変化処理を施した抵抗皮膜１１ａが得られる（図１（ｃ）参照）。
抵抗値変化処理液として、１０容量％の硫酸溶液に３０ｇ／ｌの硫酸銅を溶かした溶液を用いることにより、抵抗皮膜上に薄膜の銅が析出し、抵抗皮膜のシート抵抗を大幅に低下させることができる。抵抗値変化処理液の温度は３０℃、浸漬時間は５分程度で良い。
これらのパターニングと処理を繰り返すことで、シート抵抗の異なる抵抗皮膜１１，１１ａを同じのめっき抵抗層から得ることが可能となった。

抵抗値変化処理後に、図１（ｄ）に示すようにレジスト２０を除去したのち、代わりに熱硬化型の絶縁層３を貼付け、さらに、レーザー加工による絶縁層３への穴開けや導通ビア４および絶縁層３上の配線層５の形成など通常のプリント基板の多層配線基板工程を行う。
以上の工程により、図１（ｅ）に示すように、絶縁層３、導通ビア４、配線層５を含み、抵抗値変化処理が施されていない抵抗素子２と抵抗値変化処理が施された抵抗素子２Ａとを内蔵した多層配線基板１Ａを製造することができる。

以下、実施例２について図２を用いて詳細に説明する。
実施例２の抵抗素子内蔵基板１Ｂは、以下の方法により製造することができる。
実施例１と同様に抵抗素子２，２，…を絶縁基板１０の両面に形成する（図２（ａ）参照）。

次に、少なくとも一つの抵抗素子が保護され、他の抵抗素子の抵抗皮膜が開口部２１に露出されるように、耐薬品性を有するレジスト２０を形成する。具体的には、日立化成工業製２７μｍ厚の感光性レジスト（ＲＹ−３２３７）を絶縁基板１０上の全面にラミネートしたのち、フォトリソグラフィ工程で露光、現像することで、抵抗値変化処理を施す抵抗素子の抵抗皮膜が露出されるようにパターニングし、第１のレジスト２０に開口部２１を形成する（図２（ｂ）参照）。
次に、第１のレジスト２０の開口部２１から露出した抵抗皮膜１１に対して抵抗値変化処理液の浸漬または噴霧の処理を施すことにより、抵抗値変化処理を施した抵抗皮膜１１ａが得られる（図２（ｃ）参照）。ここでは、塩化第二鉄液（１０％溶液）に３０℃で１分浸漬すると、抵抗皮膜１１ａの抵抗値は６０％程度上昇する。

次に、第１のレジスト２０を剥離した後、抵抗値変化処理を施した抵抗皮膜１１ａを有する抵抗素子２Ａが保護され、抵抗値変化処理を施していない抵抗素子２の抵抗皮膜１１が開口部２３に露出されるように、耐薬品性を有するレジスト２２を形成する。具体的には、日立化成工業製２７μｍ厚の感光性レジスト（ＲＹ−３２３７）を絶縁基板１０上の全面にラミネートしたのち、フォトリソグラフィ工程で露光、現像することで、抵抗値変化処理を施す抵抗素子の抵抗皮膜が露出されるようにパターニングし、第２のレジスト２２に開口部２３を形成する（図２（ｄ）参照）。
次に、第２のレジスト２２の開口部２３から露出した抵抗皮膜１１に対して抵抗値変化処理液の浸漬または噴霧の処理を施すことにより、抵抗値変化処理を施した抵抗皮膜１１ｂが得られる（図２（ｅ）参照）。ここでは、１０容量％硫酸に硫酸銅２０ｇ／ｌを入れた溶液で３０℃、１０分間浸漬すると、抵抗皮膜１１ｂの抵抗値は２０％程度低下する。

抵抗値変化処理後に、第２のレジスト２２を除去し、代わりに熱硬化型の絶縁層３を貼付け、さらに、レーザー加工による絶縁層３への穴開けや導通ビア４および絶縁層３上の配線層５の形成など通常のプリント基板の多層配線基板工程を行う。以上の工程により、図２（ｇ）に示すように、絶縁層３、導通ビア４、配線層５を含み、抵抗素子２Ａ，２Ｂを内蔵した多層配線基板１Ｂにおいて、シート抵抗の異なる抵抗皮膜１１ａ，１１ｂを同じめっき抵抗層から得ることが可能となった。

本発明の抵抗素子内蔵基板およびその製造方法は、配線回路基板上に実装されている実装部品を基板内部に内蔵しようというものである。実装部品を基板内部に取り込むことで、実装エリアにスペースが生まれより高機能な部品を実装することが可能となる。また、従来の基板サイズも小さくすることが可能となり、電子機器の軽薄短小化を促進する原動力ともなる。

（ａ）〜（ｅ） 実施例１に係る抵抗素子内蔵基板の製造方法を説明する断面工程図である。 （ａ）〜（ｇ） 実施例２に係る抵抗素子内蔵基板の製造方法を説明する断面工程図である。 （ａ）〜（ｃ） 抵抗値変化処理を説明する斜視工程図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ…抵抗素子内蔵基板、
２…抵抗皮膜に抵抗値変化処理を施していない抵抗素子、
２Ａ，２Ｂ…抵抗皮膜に抵抗値変化処理を施した抵抗素子、
１１…抵抗値変化処理を施していない抵抗皮膜、
１１ａ，１１ｂ…抵抗値変化処理を施した抵抗皮膜、
２０，２２…保護層（レジスト）。

Claims (3)

1. 同一のめっき抵抗層からなる抵抗皮膜を有する複数の抵抗素子を内蔵する抵抗素子内蔵基板の製造方法において、
   少なくとも一つの抵抗素子の有する抵抗皮膜を覆う保護層を設け、他の抵抗素子の有する抵抗皮膜に、前記保護層が設けられていない抵抗皮膜の抵抗値変化処理液への浸漬または散布により、抵抗皮膜の抵抗値を下げる抵抗値変化処理を施し、かつ前記抵抗値変化処理液は、少なくともニッケル、銅、金、パラジウムからなる群から選ばれるいずれかの金属塩を含む溶液であることを特徴とする抵抗素子内蔵基板の製造方法。
2. 前記抵抗値変化処理後に、抵抗皮膜に加熱処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の抵抗素子内蔵基板の製造方法。
3. 前記抵抗値変化処理後、前記保護層を剥離せずに当該抵抗素子を基板内に埋め込むことを特徴とする請求項１または２に記載の抵抗素子内蔵基板の製造方法。

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