JP5230492B2

JP5230492B2 - 配線基板、およびこれを備えた制御装置

Info

Publication number: JP5230492B2
Application number: JP2009058451A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎石崎; 浩牧野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2029-03-11
Also published as: JP2010212510A

Description

本発明は、厚膜抵抗体が設けられた配線基板、およびこれを備えた制御装置に関する。

従来から、絶縁基体と、絶縁基体に設けられた厚膜抵抗体とを備えた配線基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。厚膜抵抗体は、絶縁基体の上面に平板状に形成することができるので、絶縁基体の上面にチップ抵抗を設ける場合と比較して、配線基板の低背化を実現できる。このため、厚膜抵抗体が設けられた配線基板は、例えば、近年小型化が益々要求されている携帯電話や車載部品等の情報処理装置に用いられる。

このような厚膜抵抗体は、例えば、スクリーン印刷による抵抗体ペーストの塗布、抵抗体ペーストの乾燥、抵抗体ペーストの焼成といった工程を経ることによって、配線基板の上面に形成される。このような工程を経ることによって配線基板の上面に形成された厚膜抵抗体は、塗布および焼成時のばらつきにより所望の抵抗値が得られ難いという問題があった。このような問題を解決するために、従来では、抵抗体ペーストの焼成後に例えばレーザを用いて厚膜抵抗体に切り込み溝を形成して抵抗値を調整する、いわゆるトリミングが行われていた（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−２８７１７３号公報特開２００９−１６５９２号公報

しかしながら、上記のトリミングが行われた後において、厚膜抵抗体が設けられた配線基板が実際に使用されていくうちに、厚膜抵抗体に形成された切り込み溝からクラックが生じることがあった。すなわち、厚膜抵抗体の抵抗値をトリミングにより調整し所望の抵抗値とした場合であっても、配線基板が実際に使用されていくうちに生じた厚膜抵抗体のクラックによって、厚膜抵抗体の抵抗値が上昇する。すなわち、厚膜抵抗体の抵抗値が所望の抵抗値（調整した抵抗値）から上昇するので、配線基板の信頼性が低下する。なお、この課題は、配線基板の使用温度が変化することによって、厚膜抵抗体の抵抗値が所望の抵抗値から変動した場合であっても、同様である。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、信頼性を向上することができる配線基板、およびこれを備えた制御装置に関する。

本発明の一つの態様による配線基板は、絶縁基体と、絶縁基体に設けられた厚膜抵抗体と、厚膜抵抗体の表面と接触している押圧体と、絶縁基体に設けられており押圧体に対して電圧を印加するための電極とを含んでいる。押圧体は、厚膜抵抗体の表面を押圧するための圧電体からなり、電極によって印加された電圧を、厚膜抵抗体の表面を押圧するための力に変換する。

本発明の配線基板、およびこれを備えた制御装置は、信頼性を向上することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係る配線基板の一例を示す平面図である。図２は、図１中に示した切断線Ａ−Ａ´に沿って切断した断面図である。図３は、図１中に示した切断線Ｂ−Ｂ´に沿って切断した断面図である。図４は、本発明の一実施形態に係る制御装置の一例を示す概略図である。図５は、変更例１に係る配線基板の一例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の一実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本発明に係る配線基板、および制御装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る配線基板１の一例を示す平面図である。図２は、図１中に示した切断線Ａ−Ａ´に沿って切断した断面図である。図３は、図１中に示した切断線Ｂ−Ｂ´に沿って切断した断面図である。図１〜図３に示すように、本実施形態に係る配線基板１は、絶縁基体２、厚膜抵抗体３、および圧電体４を備えている。

絶縁基体２は、絶縁性の良好な部材を用いればよく、ここでは特に限定されない。例えば、絶縁基体２は、セラミック材料、ガラス材料等からなる。ここで、セラミック材料は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体、ガラスセラミックス等である。また、ガラス材料は、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等である。

厚膜抵抗体３は、絶縁基体２の上面に設けられている。また、厚膜抵抗体３は、絶縁基体２の上面に形成された第１電極２ａおよび第２電極２ｂと接続されている。第１電極２ａは、厚膜抵抗体３に対して電圧を印加するための役割を担う部材である。このため、第１電極２ａは、図２に示すように、絶縁基体２に埋設された第１配線導体２１と接続されている。また、第２電極２ｂは、ＧＮＤ（グランド）に接地されている。このため、第２電極２ｂは、図２に示すように、絶縁基体２に埋設された第２配線導体２２と接続されている。

ここで、厚膜抵抗体３は、例えば、スクリーン印刷による抵抗体ペーストの塗布、抵抗体ペーストの乾燥、抵抗体ペーストの焼成といった工程を経ることによって、配線基板２の上面に形成される。この抵抗体ペーストには、ＲｕＯ_２等の導電体粒子、配線基板２へ付着させるための固結剤、印刷を容易にするための樹脂、ペーストの粘度を維持するための溶剤等が含まれる。すなわち、厚膜抵抗体３には、ＲｕＯ_２等の導電体粒子等が含まれることになる。ここで、ＲｕＯ_２は、酸化物でありながら、おおよそ３×１０^−７Ωｍという金属に近い抵抗率を示し、熱的にも非常に安定であり、微細な粉末を作製できるといった多くの利点を有している。なお、導電体粒子は、ＲｕＯ_２の代わりに、ＬａＢ_６であってもよい。すなわち、導電体粒子は、酸化物導電体やホウ化物導電体であればよい。

また、厚膜抵抗体３には、切り込み溝３ａが形成されている。切り込み溝３ａは、厚膜抵抗体３の抵抗値が所望の抵抗値となるように、レーザ等で厚膜抵抗体３に形成された溝である。本実施形態においては、切り込み溝３ａを形成することで、厚膜抵抗体３の抵抗値を所望の抵抗値とすることを、「トリミング」という。

圧電体４は、厚膜抵抗体３の表面（露出面）と接触しており、厚膜抵抗体３の表面を押圧するための役割を担う部材である。本実施形態においては、圧電体４は、厚膜抵抗体３の一部を挟むように（言い換えれば、覆うように）して、絶縁基体２の上面および厚膜抵抗体３の表面に設けられている。また、圧電体４は、絶縁基体２の上面に形成された第３電極２ｃおよび第４電極２ｄと接続されている。第３電極２ｃは、圧電体４に対して電圧を印加するための役割を担う部材である。このため、第３電極２ｃは、図３に示すように、絶縁基体２に埋設された第３配線導体２３と接続されている。また、第４電極２ｄは、ＧＮＤに接地されている。このため、第４電極２ｄは、図３に示すように、絶縁基体２に埋設された第４配線導体２４と接続されている。

次に、上記の構成に係る配線基板１の動作について説明する。

まず、第１導体配線２１、第２導体配線２２、第１電極２ａ、および第２電極２ｂを介して、厚膜抵抗体３に電圧を印加する。また、第３導体配線２３、第４導体配線２４、第３電極２ｃ、および第４電極２ｄを介して、圧電体４に電圧を印加する。本実施形態においては、圧電体４に印加する電圧は、正（プラス）の直流電圧である。具体的には、圧電体４が分極している方向と同じ方向に正の直流電圧を印加することで、圧電体４は膨張する。ここで、圧電体４が分極している方向とは、圧電体４に存在する原子が所定の位置からずれて配置（分極）された場合における、当該ずれて配置された方向をいう。なお、直流電圧の代わりに、交流電圧を印加してもよい。圧電体４に正の直流電圧が印加されると、圧電体４は膨張する。なお、圧電体４に印加される直流電圧が高ければ高いほど、圧電体４による膨張の変位は大きくなる。そして、膨張した圧電体４によって、厚膜抵抗体３の表面が押圧される。厚膜抵抗体３の表面が押圧されるので、厚膜抵抗体３の抵抗値が低下する。すなわち、厚膜抵抗体３の表面が押圧されることにより、厚膜抵抗体３が含むＲｕＯ_２等の導電体粒子のそれぞれについて、互いに接触する数が増加（接点の増加）し、かつ互いに接触する面積（接触面積）が大きくなるからである。

以上のように、本実施形態に係る配線基板１によれば、配線基板１が実際に使用されていくうちに、厚膜抵抗体３の切り込み溝３ａに生じたクラックによって、厚膜抵抗体３の抵抗値が上昇した場合であっても、圧電体４に電圧を印加することにより、厚膜抵抗体３の抵抗値を低下させることができる。この結果、信頼性が向上する配線基板１を実現できる。

ここで、上記の構成に係る配線基板１は、図４に示すような制御装置１００に用いることができる。図４に示すように、本実施形態に係る制御装置１００は、本実施形態に係る配線基板１、検出部５１、判定部５２、および電圧印加部５３を備えている。なお、図４において、図３と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

検出部５１は、厚膜抵抗体３の抵抗値を検出する役割を担う部材である。ここで、検出部５１は、公知の抵抗測定器等から構成される。なお、検出部５１が抵抗値を検出するタイミングについては、特に限定されない。例えば、検出部５１は、厚膜抵抗体３の抵抗値が変化する毎あるいは一定時間毎に、厚膜抵抗体３の抵抗値を検出する。検出部５１は、検出した抵抗値を判定部５２へ出力する。

判定部５２は、検出部５１により検出された抵抗値が閾値以上であるか否かを判定する。なお、閾値は、判定部５２の図示しないレジスタに予め記録される。検出部５１により検出された抵抗値が、判定部５２によって閾値以上であると判定された場合、判定部５２は、圧電体４に対して電圧を印加するように、電圧印加部５３に対して指示する。一方、検出部５１により検出された抵抗値が、判定部５２によって閾値未満であると判定された場合、判定部５２は、電圧印加部５３に対して何も指示しない。

電圧印加部５３は、判定部５２から上記の指示があった場合に、第３導体配線２３および第３電極２ｃを介して、圧電体４に対して電圧を印加する。すなわち、電圧印加部５３は、圧電体４に対して、正の直流電圧を印加する。このため、電圧印加部５３は、直流電圧を生成するための電源装置を含んでいる。

以上のように、本実施形態に係る制御装置１００によれば、電圧印加部５３は、検出部５１により検出された抵抗値が、判定部５２によって閾値以上であると判定された場合、圧電体４に対して電圧を印加することができる。

なお、上述した実施形態は、本発明の実施形態の一具体例を示すものであり、種々の変更が可能である。以下、いくつかの主な変更例を示す。

（変更例１）
本実施形態においては、圧電体４は、厚膜抵抗体３の一部を覆うようにして、絶縁基体２の上面および厚膜抵抗体３の表面に設けられている例について説明したが、これに限定されない。例えば、図５に示すように、変更例１における配線基板１ａの圧電体４ａは、厚膜抵抗体３の全部を覆うようにして、絶縁基体２の上面および厚膜抵抗体３の表面に設けられていてもよい。これにより、圧電体４が厚膜抵抗体３の一部を覆うようにして設けられている場合と比較して、低い電圧値（すなわち、圧電体４による少ない膨張変位）で、厚膜抵抗体３の抵抗値を大きく低下させることができる。また、圧電体４を厚膜抵抗体３に対する保護膜とすることもできる。なおこの場合、第１電極２ａと圧電体４ａ、および第２電極２ｂと圧電体４ａとが互いに接触しないように、第１電極２ａと圧電体４ａ、および第２電極２ｂと圧電体４ａとの間に、絶縁膜を設ける必要がある。

なお、圧電体４は、厚膜抵抗体３の切り込み溝３ａを覆うようにして、絶縁基体２の上面および厚膜抵抗体３の表面に設けられていてもよい。

（変更例２）
また、本実施形態においては、厚膜抵抗体３の電極（第１電極２ａ、第２電極２ｂ）と、圧電体４の電極（第３電極２ｃ、第４電極２ｄ）とが、それぞれ絶縁基体２の上面に形成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、厚膜抵抗体３の電極と、圧電体４の電極とは、共に共有されていてもよい。この場合、絶縁基体２の上面には、電圧を印加するための役割を担う電極（電源電極）と、ＧＮＤに接地された電極（ＧＮＤ電極）との２つのみを形成すればよい。また、厚膜抵抗体３と圧電体４とは、電源電極のみ共有してもよい。さらに、厚膜抵抗体３と圧電体４とは、ＧＮＤ電極のみ共有してもよい。なお、ノイズの影響等を考慮すると、本実施形態のように、厚膜抵抗体３の電極と圧電体４の電極とは、それぞれ絶縁基体２の上面に形成されていることが好ましい。

（変更例３）
また、制御装置は、図４に示すような制御装置１００に限られない。例えば、タイマを備えておくことにより、一定時間毎に、圧電体４に対して、電圧が印加されるようにしてもよい。また、入力装置を備えておくことにより、入力装置がオペレータによって操作された場合に、圧電体４に対して、電圧が印加されるようにしてもよい。

（変更例４）
また、本実施形態においては、圧電体４を用いた例について説明したが、これに限定されない。例えば、圧電体４以外に、モータ、電磁石等であってもよい。すなわち、厚膜抵抗体３の表面と接触しており、厚膜抵抗体３の表面を押圧するための押圧体であれば、圧電体４に限らず、任意である。

（変更例５）
なお、本実施形態においては、厚膜抵抗体３に切り込み溝３ａが形成されている例について説明したが、これに限定されない。すなわち、厚膜抵抗体３に切り込み溝３ａは形成されていなくともよい。つまり、配線基板１の使用温度が変化することによって、厚膜抵抗体３の抵抗値が所望の抵抗値から変動した場合であっても、本発明を適用することができる。

すなわち、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。つまり、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

以上のように、本発明は、信頼性を向上することができる配線基板、またはこれを備えた制御装置として有用である。

１、１ａ配線基板
２絶縁基体
２ｃ第３電極（電極）
２ｄ第４電極（電極）
３厚膜抵抗体
４圧電体
５１検出部
５２判定部
５３電圧印加部

Claims

絶縁基体と、
前記絶縁基体に設けられた厚膜抵抗体と、
前記厚膜抵抗体の表面と接触しており、前記厚膜抵抗体の表面を押圧するための圧電体からなる押圧体と、
前記絶縁基体に設けられており、前記押圧体に対して電圧を印加するための電極とを備え、
前記押圧体は、前記電極によって印加された電圧を、前記厚膜抵抗体の表面を押圧するための力に変換することを特徴とする配線基板。
前記押圧体は、前記厚膜抵抗体の全部を覆うようにして前記絶縁基体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
請求項１または２に記載の配線基板と、
前記厚膜抵抗体の抵抗値を検出する検出部と、
前記検出部により検出された抵抗値が閾値以上であるか否かを判定する判定部と、
前記検出部により検出された抵抗値が、前記判定部によって閾値以上であると判定された場合、前記電極を介して前記押圧体に対して電圧を印加する電圧印加部とを備えたことを特徴とする制御装置。