JPH02125692A - 厚膜素子を有するプリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （青果トの利用分野） 本発明は、厚膜素子付プリント配線板及びその製造方法
に関し、特に厚膜素子が高温焼成型の高精度な素子であ
るプリント配線板に関するものである。この種のプリン
ト配線板は、コンピュータ、通信機器、ＯＡ機械等の高
密度実装の要求が強い分野で多く利用されるものである
。

（従来の技術） サーメット系コンデンサあるいはサーメット系、抵抗等
の厚膜素子の一例である印刷素子を有するプリント配線
板は、この印刷素子自体を小型化できること、基板の限
られたエリアを有効に利用てきること、印刷素子と導体
回路との電気的接続が容易であること等様々な利点を有
していることから多くの分野で利用されている。

このような印刷素子を宥するプリント配線板の−・般的
な製造方法は、第６図に示すように、絶縁層トに形成し
た導体回路の所定位置に素子となるべきペーストを印刷
して形成するものであるが、この方法だと印刷素子の焼
成を基板−Ｌで行うために、セラミｎｌりなどの高耐熱
基板に対してはこの種の印刷素子の形成が可能ではある
か、例えば−般的に用いられている樹脂基板等の高耐熱
性を有していない基板を構成部材とするプリント配線板
に対しては不向きであった。印刷素子の焼成時における
熱によって、樹脂基板か損なわれてしまうからである。

そこで、この印刷素子を低温で焼成することか考えられ
るか、これに関連する技術としては１例えば特開昭５９
−１３８３０４号公報に示されるているようなカーボン
レジン系印刷ペーストの利用か提案されている。この他
にも様々な配合によるカーボンレジン系印刷ペーストの
改良がなされている。これにより印ｍ素子を有するプリ
ント配線板を形成することができるか、素子の基本物質
がレジンであるために、耐湿信頼性が低く、　ＴＣＲの
値も大きなものになる。セラミック基板に利用されてい
る高温焼成５素′子は、８００”Ｃ〜９゜０℃前後で焼
成するセラミックの素子であるために、耐湿信頼性が高
く、またＴＣＲも小さい値である。

しかも、上記のカーボンレジン系印刷ペーストを採用し
ても、印刷素子が絶縁層上に盛りＥがった状態になるこ
とがあることから、その物理的衝撃に対する保護を確実
に行なう必要があるたけでなく、よりコンパクトな基板
が要求される場合には不向きであった。そこて、この厚
膜素子を絶縁層内に埋設することが考えられるが、これ
に関連する技術としては、例えば特公昭５６−１１２０
４号公報に示されたような製造方法が既に提案されてい
る。この公報に示された製造方法は、「厚さ２層１以下
のアルミニウム板の片側に熱硬化性樹脂接着剤層を構成
し、該接着剤層に金属箔を咀ね加熱、加圧して一体化し
た後、前記金属箔を写真印刷或はスクリーン印刷−エツ
チングの常法で所定の金属箔抵抗回路としてアルミニウ
ム板を基体とする金属箔抵抗回路板を得、該金属箔抵抗
回路板の金属箔抵抗回路のない側に緩衝性を有するクツ
ション材を重ねこれを当板に挟み加熱、加圧して前記金
属箔抵抗回路を前記熱硬化性樹脂接着剤層中に沈入せし
めた後前記クツション剤を除去する工程からなることを
特徴とするアルミニウム板を基体とする平面化金属箔抵
抗回路板の製造法」 である、この製造方法は、第７に？４の■及び■で示し
たように、素子（金属箔抵抗回路）を厚膜法によって形
成するものではないため、金属箔抵抗回路（素子）を熱
硬化性樹脂接着剤層（絶縁層）内に埋設すること（第７
図の■参照）はできても、印刷等によって回路素子を形
成する場合のメリットは十分生かされていないものであ
る。それたけてなく、この従来の製造方法にあっては、
基板の金属箔抵抗回路とは反対側か最終的に突出するた
め、完全な平板状のプリント配線板とすることは困難な
ものであった。

さらに、この従来の製造方法にあっては、金属箔抵抗回
路に対して導体パターンをどのように形成するのか不明
であるため、金属箔抵抗回路（回路素子）と導体パター
ンとの接続信頼性については不明なものであり、回路素
子か絶縁層内に埋設されたプリント配線板を形成する製
造方法としては言わば不完全なものである。

ざらに型費なことは、この神の印刷素子にあっては、こ
れか例えば抵抗体である場合に、当然その抵抗値を調整
しなければならないのであるか、この印Ｊｌ！抵抗素子
の調整にあたっては所謂レーザートリミングが行なわれ
る場合かあるということである。すなわち、印刷抵抗素
子の抵抗値ｊｌ整を行なう場合には、この印刷抵抗素イ
をレーザー光によって部分的な削除、換言すればトリミ
ングを行なうのであるが、印刷抵抗素子のトリミングを
完了したレーザー光はそのまま他の部分に入射すること
がある。これを何等かの手段によって阻止しないと、印
刷抵抗素子のトリミングを行なうレーザー光によって他
の部分に傷が生じてしまうのである。従来のものにあっ
ては、このような観点に立うだ対処かなされていなかっ
たのである。

そこで、本発明者は、印刷による素子形成のメリウトを
生かしながら、高温焼成型の高精度で信頼性の高い印刷
素ｆを有するプリント配線板を形成すべく、本発明を完
成したのである。

（発明か解決しようとする課題） 本発明は、以１のような実状に鑑みてなされたものであ
り、その解決しようとする課題は、従来のカーボンレジ
ン系厚膜素子や平面化金属箔抵抗回路板等における。プ
リント配線板に適用すべき厚膜素子としての不完全性で
ある。

そして、本発明の目的とするところは、高精度で信頼性
の高いことは勿論のこと、埋設時の圧力やレーザー光に
対しても十分保護された高温焼成型の厚膜素子を有する
プリント配線板を形成することにある。

（課題を解決するための手段） 以上の課題を解決するために、第一請求項に係る発明が
採った手段は、ｖｋ述の実施例に対応する第１図〜第４
図を参照して説明すると、ｒ基材（１１）に対して接着
絶縁層（１２）を介して導体回路（１３）を一体化し、
かつこの導体回路（１３）に接続される厚膜素子（１４
）を接着絶縁層（１２）内に埋設したプリント配線板に
おいて、前記Ｊｖｓ素子（１４）ヲ、厚膜’＜−スト（
１４ａ）’を高温焼成することにより形成したものとす
るとともに、少なくともこの厚膜素子（１４）の導体回
路（１コ）とは反対側の面を、無ａ塗料（１５ａ）を焼
成することにより形成されて接着絶縁層（１２）内に埋
設した保ａ層（Ｉｓ）によって覆ったことを特徴とする
厚膜素子（１４）を有するプリント配線板（１０）Ｊ すなわち、この第一請求項に係るプリント配線板（ｌＯ
）は、厚膜素子（１４）を有するものであって。

しかもこの厚膜素子（１４）がセラミック基材（ｔｉ）
に利用されている高精度の高温焼成型厚膜素子であるこ
と、及び厚Ｍ濃子（１４）を無ａ塗料（ｌｓａ）によっ
て形成した保護層（１５）により覆うことにより、この
厚Ｓ素子（１４）自体を絶縁し衝撃等に対して保護する
とともに、この厚膜素子（１４）のレーザートリミング
時において他の部分の保護を行なったものである。

この厚Ｓ素子（１４）を無機塗料（１５ａ）によって形
成した保１１Ｎ（１５）により覆うことの形態の差によ
ヮて、この第一請求項に係るプリント配線板（ｌＯ）は
、第１図あるいは第２図に示したものの如くに適宜変更
される。すなわち、第１図に示したプリント配線板（ｔ
Ｏ）の場合には、厚膜素子（１４）の導体回路（１３）
とは反対側の面のみを無機塗料（１５ａ）によって形成
した保護層（１５）により覆ったものであり、このもの
においては厚膜素子（Ｉ４）のレーザートリミング時に
おいて他の部分の保護を行なったものである。一方、第
２図に示したプリント配線板（１０）は厚膜素子（１４
）の両面を保護層（１５）により覆ったものであり、こ
れにより厚Ｓ素子（１４）を湿気等から確実に保護した
ものである。

勿論、以上のようなどのタイプのプリント配線板（１０
）も、第３図に示すように、複数層ａ層することによっ
て、所謂多層プリント配線板（１０）として形成して実
施してもよいものである。

また、このようなプリント配線板（１０）を製造するた
めに第二請求項に係る発明が採った手段は、実施例に対
応する第４図を参照して説明すると次の通りである。す
なわち、 ［接着絶縁層（１２）内に埋設される厚膜素子（１４）
を、厚膜ペースト（１４ａ）を高温焼成することにより
形成したものとするとともに、少なくともこの厚膜素子
（１４）の導体回路（１３）とは反対側の面を、無機塗
料（１５ａ）を焼成することにより形成されて接着絶縁
層（１２）内に埋設した保護層（１５）によって覆うよ
うにしたプリント配線板（ｌＯ）の製造方法であって、
下記の■〜■の各工程を含むｇａ７ｊ１方法。

６ノ導体回路（１３）となる導体材料（１３ａ）　ｈに
厚膜素子（１４）となる高温焼成型の厚膜ペースト（１
４ａ）を塗布し、この厚膜ペースト（１４ａ）を焼成し
て高温焼成型の厚膜素子（目）を形成する工程： （ｂ）厚膜素子（１４）を覆って無機塗料（ＩＳａ）を
塗布し、この％４！！塗料（１５ａ）を硬化させて保護
層（１５）を形成する工程； Ｃ）導体材料（１：ｌａ）を基材（１１）に対して接着
絶縁層（１２）を介して一体化することにより、厚膜素
子（１４）を絶縁層（１２）内に埋没する工程；■導体
材料（１３ａ）を常法により所定の導体回路（ｌａ）に
する工程」 である。

以下に、この第一請求項に係る厚膜素子（１４）を有す
るプリント配線板（ｌＯ）の製造方法について、第４図
を用いて詳しく説明する。この方法で重要なことは、接
着絶縁層（１２）を介して導体回路（１３）となるべき
導体材料（１：ｌａ）を基材（１１）に対して一体化す
る前に、この基材（Ｕ）にに対して厚膜素子（１４）及
びこれを保護する保護層（＋５）を形成することにある
。

そのために、第４図の（イ）に示したような銅箔等の金
属箔からなる導体材＄４（１：ｌａ）に対して。

高温焼成型の厚膜ペースト（１４ａ）を第４図の（ロ）
に示すように塗布して、これを焼成することによって厚
膜素子（１４）とするのである、この厚膜ペースト（１
４ａ）の焼成は、その際に導体材料（＋３ａ）を酸化さ
せないようにする必要かあるから、Ｎ２もし・くはＮ２
＋）ｉ２雰囲気中で行なう必要かある。

また、上記の導体材料（１：ｌａ）を選択する際には、
これか導体回路（１３）となった場合の寸法安定性、電
気伝導性などの諸特性を、総合的に考慮する必要があり
、これらを総合的に考慮したものの代表的な例として、
銅箔、ニッケル箔、もしくはこれらの材料に補強剤を加
えたもの、ステン板にメウキなほどこしたものなどがあ
る。また、この導体材ｌ（＋３ａ）の厚みは、強度とと
もに電子機器の小型化、ｅｉ化の傾向に相反しない範囲
で選択する必要かあり、０．０１８〜０．１ｔｓの範囲
内にあることか望ましい。さらに、この導体材料（１：
ｌａ）の焼成時の高温による伸縮を防ぐため、この導体
材料（１３ａ）をあらかじめ高温にさらす工程が必要で
ある。

焼成によって形成された厚膜素子（１４）に対しては、
第４図の（ハ）にて示すように、この厚膜素子（１４）
の少なくとも導体回路（１３）となる導体材料（１３ａ
）とは反対側の面を無ａ塗料（１５ａ）によって覆蓋し
、この無機塗料（１５ａ）を焼成することによって保護
層（１５）を形成するのである。この場合に使用される
無機塗料（１５ａ）としては、電気的に絶縁材料であっ
て、印刷等により膜の形成が可能であり、しかも熱伝導
性にすぐれた材料であるものを使用することか好ましく
、厚膜素子（１４）と接着絶縁層（１２）の線膨張係数
の差に応じて選択する必要がある。

このような必要性を満足する無機塗料（１５ａ）として
は、シリカ、アルミナ、ジルコニアなどを主成分とした
もの中から選択する。このような無機塗料（ＩＳａ）を
焼成することによって形成した保護層（１５）により、
厚膜素子（１４）自体の物理的保護は勿論のこと、厚！
Ｉ素子（１４）と接着絶縁層（１２）との間の線膨張の
差による厚膜素子（１４）の破壊、はがれを防ぎ、さら
に厚膜素子（１４）で発生した熱をこの保護層（１５）
からすばやくにがすことにより、厚膜素子（１４）の安
定性を高くする。

そして、第４図の（ニ）にて示すように、接着絶縁層（
１２）を介して、導体回路（１コ）となるべき導体材料
（１３ａ）を基材（１１）に対して一体化するのである
。この場合、厚膜素子（１４）を絶縁層（１２）内に埋
没する必要があるから、厚ＷＡ素子（１４）が基材（１
１）側となるようにしなければならない。

この接着絶縁層（１２）は、基材（１１）と導体材料（
１３ａ）との間の密着性を確保することを目的としてお
り、電気的に絶縁材料である必要がある。　−ｈ記目的
を満足する材料として最も代表的な例としてガラスエポ
キシかあり、その他の例としてガラストリアジン・ガラ
スポリイミドかある。また、この接着絶縁層（１２）の
厚みは、Ｏ，ＯＳ〜０．　１１の範囲が好ましい、勿論
、この場合において使用される基材（ＩＩ）は、寸法安
定性、熱伝導性、比玉１機械的強度、コストなどの諸特
性を総合的に考慮する必要かある。

なお、第５図は厚膜素子（１４）の両面に保護層（１５
）を形成する場合の例を示しており、第５図の（イ）は
Ｆ配溝体材料（１：ｌａ）　ｈに厚膜素子（１４）の片
面を保護する保Ｐｉ層（１５）となるべき無機塗料（Ｉ
Ｓａ）を塗布してこれを焼成した状態を示している。第
５図の（ロ）は、片面側の保護層（１５）を覆うような
状態で厚膜素子（１４）となるべき厚膜ペースト（＋４
ａ）を塗布してこれを焼成した工程を示し、第５図の（
ハ）は焼成した厚膜素子て１４）の他面を覆って無機７
塗料（１５ａ）を塗布しこれを焼成した工程を示してい
る。

また、第５図の（ニ）は、導体材料（１３ａ）と。

基材とをｆｌｉｌ結着層（１２）を用いて接着させる工
程を示し、第５図の（ホ）は、導体材料（１３ａ）を常
法により所望の導体回路（！３）を得る工程を示してい
る。

（発明の作用） ・第一請求項の発明について まず、以−Ｅのように構成した第一請求項に係るプリン
ト配線板（ｌＯ）においては、その厚膜素子（１４）及
びこれを保護する保護層（１５）か接着絶縁層（１２）
内に完全にＬ５設された状態にあるから、このプリント
配線板（ｌＯ）の表面は導体回路（１３）の段部以外は
モ面となっていて、当該プリント配線板（１０）に電ｆ
・部品を実装する場合に邪魔になるものは存在していな
い。勿論、各厚ＷＪ素子（１４）が導体回路（１３）に
よって接続された状態にあって、素子としての機能を七
分果すようになっている。

また、厚膜素子（１４）は、強度を有する保ｍ層（１５
）によって保護された状態にあるから、この厚膜素子（
１４）を有した導体材料（１：ｌａ）を接着絶縁層（１
２）を介して基材（１１）に圧着したとしても、この厚
膜素子（１４）は保護層（１５）によって強度の増した
状態になっているから、圧着時の力によってこの厚膜素
子（１４）にヒビが入ったり、破損したりすることはな
いのである。

さらに、この厚ＷＩ素子（１４）に対してはその内面側
、すなわち基材（１１）及び接着絶縁層（１２）側を保
護層（１５）によって保護しているから、この厚膜素子
（ＩＩＩ）をトリミングするためにその外面から照射し
たレーザー光が接着絶縁層（１２）あるいは基材（１１
）側に入射しようとしても、このレーザー光は保ｍ！（
１５）によってさえぎられるのである、従って、レーザ
ー光による厚膜素子（１４）のトリミングをきわめて容
易に行なえるのである。

なお、厚Ｓ素子（１４）に対してレーザー光によるトリ
ミングを行なわない場合には、第２図に示したプリント
配線板（１０）のように厚Ｍ′１ｇ子（１４）の両面を
保護！（Ｉｓ）によって覆えば、この厚１１′Ｘ子（Ｉ
４）が湿気等から確実に保護されるのである。

・第二請求項の発明について また。第一請求項の発明によれば、上記のような高温焼
成やの厚膜素７−（＋４）を有するプリント配線板（ｔ
Ｏ）を容易に作成することかでき、また厚膜素ｆ−（目
）は、保護層（１５）により保護されているのて、熱伝
導性かよく、厚膜素子（１４）の信頼性も高くなってい
る５ （実施例） 以ドに、各発明を図面に示した各実施例に従って説明す
るか、第一請求項に係るプリント配線板（１０）につい
ては、第二請求項に係る製造方法の結果物として理解で
きるから、以下の各実施例はＦとして第二請求項に係る
製造方法を中心として行なう。

′」で施例１ 第１図に示す厚膜素子の一例である印刷素子（１４）を
有するプリント配線板（］Ｉ０は以ドのように製作した
。

Ｎ２あるいはＮ２＋８２雰囲気中で焼成できる抵抗印刷
ペースト（１４ａ）（ＤＵＰＯＮＴｌ、ＱＰ−６０）を
、−度加熱した７０ルｍ銅箔に、スクリーン印刷により
印刷、９００℃焼成した。

その後、無機塗料（１５ａ）　　（朝日化学工業、スミ
セラム）を印刷・乾燥させた後、０．１ｓ■工ポキシ樹
脂含ｕｍａ＋シート（所謂プリプレグといわれるもので
、接着絶縁層（１２）に該当するもの）を介して印刷素
子（Ｉ４）か接着絶縁層（１２）内埋役するように、基
材（１１）に禎層接着して銅張積層板（導体材料（＋３
ａ）である）を得る。次に、この導体材料（１３ａ）に
対して通常のサブトラクティブ法で加工を施すことによ
り、所彎の導体回路（１３）を得た。

特に第１図中、左側の印刷素子（１４）を覆う保護層（
１５）は、右側のそれに比べて導体回路（１３）との接
触面積が多く、素子からの熱が効率的に放散される。

実施例２ 第２図に示す印刷素子（１４）を有するプリント配線板
（１０）は　第５１４に示すように製作した。

実施例亀と同し１Ｊ１１１ペースト（１４ａ）をあらか
じめ％機塗料（１５ａ）を印刷乾燥した銅箔（導体材料
（Ｉｌａ）　）　１．に印刷、焼成した後、再び無ｌｌ
＆塗料（ＩＳａ）を印刷）ｇｆ−（１４）のヒに印刷、
乾燥し、実施例１と同様に接着し回路形成を行なう。こ
の際、印刷素子（１４）のににも保護層（１５）か形成
されているのて、印刷素子（１４）の上にも回路形成か
１１「能になる。

″ＸＭｆ江ジ 実施例１と同様に印Ｉａ１ｇ子（１４）を形成した後接
着する基材（１１）に金属基材（１１）を用いて製作し
たもので、高い放熱性を有する。

実施例４ 実施例１と同様に印刷素子（１４）を形成した後、接着
する基材（１１）に多層基材（１１）を用いて製作した
ものである。

（発明の効！ｋ） 以上１￥１述した通り、第一一・請求項の発明に係る厚
膜素子（１４）を有するプリント配線板（１０）におい
ては、厚膜素子（１４）か高精度のに６温焼成型厚膜素
子（１４）であり、またその厚膜素子（１４）を無機塗
料ｆ　１５ａ）によって保護しているものであり、これ
により１品枯度で信頼性の高いことは勿論のこと。

接着絶縁層に比べ良好な熱放散体である保護層を選択す
ることかてき、厚膜素子の性能が向ｌ−シ、さらに埋設
時の圧力やレーザー光に対しても十分保護された高温焼
成型の厚膜素子を有するプリント配線板（１０）を提供
することがてきるのである７また。第二請求項に係る発
明の製造方法を用いることにより、上記のような効果を
４１するプリント配線板（１口）を隔Ｉかつ容易に製造
することかできるのである。しかも、この方法によれば
、金属基材、多層基材などの様１（な基材（１１）にお
いても容易に厚膜素子（ｔ４）を形成できるのである。

さらに、各種ノ＾材（１１）による線膨率のちがいにも
保護層（１５）によりＪゾ１１９　、に子（１４）か保
護されているために、厚膜素子（１４）の安定が保たれ
るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一・請求項に係るプリント配線板の部分断面
図、第２１５１１は他の実施例を示す部分断面１４、第
３図はさらに他の実施例を示すプリント配線板の部分断
面図である。 また、第４図反び第５図は第二二請求項に係る発明を説
明するもので、第４図は第１図に示したプリント配線板
の１造方法を段階的に示した断面ｔＡ　、第５図は第２
ト４に示したプリント配線板の製造方法を段階的に不し
た断面図である。 なお、第６図は従来の厚ＩｇＩ、Ｉ子を有するプリント
配線板の部分断面図、第７図はこの種のプリント配線板
を製造するための従来法を１３階的に示す断面１゛４で
ある。 符号の説明 ｌｔ＋・・・プリント配線板、　ＩＩ・・・基材、１２
・・・接Ｒ絶縁暦、１３・・・４体回路、１３ａ・・・
導体材料、１４・・・厚膜よｆ〜、　　Ｈａ・・・厚膜
ペースト、１５・・・保護層、　１５　ａ−無機塗料。 以　　ト 特許、１−１願人 イビデン株式会社 代 理 人 第１ 図 蟇ヰ１１ 第３０ 第４図 第６図 第７図 ■ ■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）．基材に対して接着絶縁層を介して導体回路を一体
   化し、かつこの導体回路に接続される厚膜素子を前記接
   着絶縁層内に埋設したプリント配線板において、 前記厚膜素子を、厚膜ペーストを高温焼成することによ
   り形成したものとするとともに、少なくともこの厚膜素
   子の前記導体回路とは反対側の面を、無機塗料を焼成す
   ることにより形成されて前記接着絶縁層内に埋設した保
   護層によって覆ったことを特徴とする厚膜素子を有する
   プリント配線板。 ２）．接着絶縁層内に埋設される厚膜素子を、厚膜ペー
   ストを高温焼成することにより形成したものとするとと
   もに、少なくともこの厚膜素子の導体回路とは反対側の
   面を、無機塗料を焼成することにより形成されて前記接
   着絶縁層内に埋設した保護層によって覆うようにしたプ
   リント配線板の製造方法であって、下記の（ａ）〜（ｄ
   ）の各工程を含む厚膜素子を有するプリント配線板の製
   造方法。 （ａ）導体回路（１３）となる導体材料（１３ａ）上に
   厚膜素子（１４）となる高温焼成型の厚膜ペースト（１
   ４ａ）を塗布し、この厚膜ペースト（１４ａ）を焼成し
   て高温焼成型の厚膜素子（１４）を形成する工程；（ｂ
   ）前記厚膜素子（１４）を覆って無機塗料（１５ａ）を
   塗布し、この無機塗料（１５ａ）を硬化させて保護層（
   １５）を形成する工程； （ｃ）前記導体材料（１３ａ）を基材（１１）に対して
   前記接着絶縁層（１２）を介して一体化することにより
   、前記厚膜素子（１４）を前記絶縁層（１２）内にうめ
   る埋没する工程； （ｄ）前記導体材料（１３ａ）を常法により所定の導体
   回路（１３）にする工程。