JPS5943108B2 - 電気抵抗層付き回路基板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気抵抗層付き回路基板に関する。

電気抵抗層付き回路基板は、一般に、エポキシ樹脂等の
積層板からなる電気絶縁層の片面又は両面に電気抵抗層
が形成され、その抵抗層の上に高導電性の金属層、代表
的には銅箔（以下、銅箔で高導電性金属層を代表させる
。）が接合されて構成されているが、従来、銅箔にピン
ホールが存在すれば、導体としての機能が損なわれると
共に、レジスト剥離やエッチングの過程でレジスト剥離
剤やエッチング液が基板内に残つて腐食をひき起こし、
逐には導体パターンが剥離することさえあると考えられ
ていた。従つて、回路基板に用いる銅箔は、従来、目視
可能なピンホールや目視不能のポロシテイ等の小孔（以
下、ピンホールに含める。）に関して厳格な品質管理が
なされており、一般に、ピンホールが１７７Ｚ″当り１
００点（ｐｏｉｎｔ）以下、全ピンホールを一個の孔に
換算した直径（以下、相当直径という。）がｌｍ″当り
約０．１３關以下の銅箔を用いるべきであるとされてき
た。このように、従来、回路基板に用いられる銅箔は実
質的に非多孔性であつたから、積層板に用いられる樹脂
材料や積層板に銅箔を接着するための接着剤には種々の
制約が課せられてきており、幅広い材料選択が不可能で
あつた。例えば、抵抗層付き回路基板は、従来、多くの
場合、銅箔にニッケル−リン合金やスズ−ニッケル合金
をメッキし、次に、必要ならば接着剤層を介して、この
メッキ膜上にＢステージのエポキシ樹脂等のプリプレグ
を適宜枚数重ね、熱プレスで加圧することによつて製造
されているが、このような積層成形の過程で各種の気体
が発生すると、積層板と抵抗層との接合面や積層板内部
に所謂ボードとなつて残り、銅箔が抵抗層と共に積層板
から剥離したり、回路形成後に導体パターンが剥離した
り、また、スルーホール加工時に断線が起こる等の種々
の不都合をひき起こすことがある。

従つて、例えば、プリプレグ用樹脂についていえば、積
層成形の段階では最早、揮発分が殆ど生じないように、
プリプレグの製造時に安定にＢステージに保ちつつ、十
分に乾燥できるような樹脂材料に限定されていた。一方
、例えば、スラリー状で得られる樹脂材料や無機材料に
は、従来、回路基板の製造に用いられている材料よりも
、電気的特性、耐熱性、難燃性、価格等の点で好ましい
ものがあるにもかかわらず、従来、これらは、銅箔が実
質的に非多孔性であるところから、用いることは不可能
であつた。本発明者らは、回路基板の製造における上記
の種々の問題を解決するために鋭意研究した結果、従来
とは全く対照的に、実質的に多孔性の銅箔を用いること
により、溶液状、スラリー状を問わず、揮発分の多い材
料でも絶縁層や接着剤として好適に用いることができる
と共に、回路も従来と同様に形成でき、更に、導体パタ
ーンの剥離等の不都合も起こらないことを見出して、本
発明に至つたものである。

本発明は電気絶縁層上に電気抵抗層が形成され、この電
気抵抗層の上に高導電性金属層が形成されている回路基
板において、上記高導電性金属層が実質的に多孔性であ
ることを特徴とする。

以下に図面に基づいて本発明を説明する。

第１図は電気抵抗層１０をメツキされた高導電性金属層
１１が抵抗層側において電気絶縁層１２に接合されてい
る回路基板を示し、前記したように、銅箔でこの金属層
を代表させれば、典型的には抵抗層付き片面銅張回路基
板を示す。

本発明に従つて、銅箔は実質的に多孔性であり、ここに
、実質的に多孔性であるとは、ピンホールが１ｍ”当り
１０４点以上存在することを意味する。多孔性の上限は
、形成すべき導体パターンや得られる回路基板の用途に
よつて自ら決められるが、通常は１０８点程度である。
しかし、また、形成すべき導体パターン等によつては数
百μから数中程度の小孔を有する網目構造の銅箔も用い
ることができ、これらも本発明における多孔性銅箔の範
囲に含まれる。銅箔の厚さは、従来から回路基板の製造
に採用されているものでよく、例えば、２０μ、３５μ
、７０μ、１０５μ等が適宜に採用される。このような
多孔性銅箔の＝部は既に市販されており、容易に入手で
きる。銅箔のピンホールの数は、例えば、銅箔の片面に
染色浸透探傷剤（例えば、栄進化学（株）製ＲＥＤＭＡ
ＲＫ（Ｒ−１Ａ））をスプレー吹付け又ははけ塗りし、
５〜２０分経過後に、銅箔の反対面に探傷剤が浸透して
生じた小さい斑点を光学顕微鏡にて測定することによつ
て求めることができる。

抵抗層としては、特に限定されるものではなく、前記し
たニツケルーリン合金でもよいが、特開昭５４−７２４
６８号に記載されているように、薄い膜厚で均一且つ高
いシート抵抗の得られるスズニツケル合金が適し、通常
、７０〜２０００λの範囲で形成される。尚、上記のよ
うな回路基板は通電使用時のほか、半田付け等の際の放
熱のために、絶縁層の裏面に金属板、所謂ヒートシンク
１３を接合されていてもよい。

ヒートシンクは通常、１ｍｍ乃至数關厚の銅や鉄、アル
ミニウム等の板で形成される。本発明の回路基板におい
ては、絶縁層材料として従来から広く用いられているエ
ポキシ樹脂やフエノール樹脂等は勿論、従来はその高揮
発分のために用いることができなかつた種々の有機及び
無機材料を用いることができる。その一つの代表例は、
熱硬化性樹脂の水性スラリーを用いて製造されたプリプ
レグである。このようなプリプレグは、従来一般に採用
されている方法に準じて、水性スラリーをガラス布等の
基材に含浸させ、乾燥させることによつて得ることがで
きる。また、銅張積層板への積層加工も従来と同様の方
法で行なうことができ、この際、発生する水蒸気やその
他の揮発性ガスは銅箔のピンホール等から蒸散するので
ボードを形成しない。また、本発明において好適に用い
得る他の材料はスラリー状又はペースト状のシリカ、ア
ルミナ、ジルコニア等からなる無機材料である。

これらは、銅箔を絶縁層に接合するための接着剤や、ま
た、絶縁層材料としても用いることができる。尚、多孔
性の銅箔を用いる銅張基板の製作の過程において、例え
ば、フオトエツチング後の洗滌も従来の方法に従つて単
に水洗するだけで実用上、特に問題は生じないが、必要
ならば、超音波洗滌等により完全に洗滌することができ
る。

第２図は本発明による両面銅張回路基板を示し、絶縁層
１２の一面に抵抗層１０及び銅箔１１ａを有し、他面に
は直接銅箔１１ｂが接合されており、少なくとも一方の
銅箔が多孔性であればよい。

積層成形の際に生じる水蒸気等が一方の多孔性銅箔から
蒸散し得るからである。勿論、両面共に多孔性銅箔を用
いてもよい。第３図は本発明による別の両面銅張回路基
板を示し、抵抗層１０ａを有する銅箔１１ａが絶縁層の
一面に、また、抵抗層１０ｂを有する銅箔１１ｂが他面
にそれぞれ抵抗層側で接合されており、この場合も、第
２図の回路基板と同様に、少なくとも一方の銅箔が多孔
性であればよい。

更に第４図はヒートシンク１３の両面に絶縁層１２ａ，
１２ｂ、抵抗層１０ａ，１０ｂ、及び銅箔１１ａ，１１
ｂをそれぞれこの順に有する両面銅張回路基板を示す。
この場合には、ヒートシンクが非通気性であるので、両
絶縁層に樹脂水性スラリーにて製作したプリプレグ等を
用いる場合には、両銅箔共に多孔性であることを要する
。本発明の回路基板は、以上のように、従来の実質的に
非多孔性の銅箔を用いるものと異なり、多孔性の銅箔を
用いるから、＝般に高揮発分の材料の使用も可能となる
等、材料選択の幅を広げて種種の材料から製作すること
ができ、一方、製造工程からみても、水性組成物を用い
ることにより、プリプレグ製造や積層成形において有害
な有機溶剤が蒸散しない等の利点を有する。以下に本発
明の実施例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。

尚、以下において銅箔のピンホール数は前記した染色浸
透探傷剤を用いる方法にて求めた。実施例 １ １ｃｄ当り３００〜１０００のポロシテイを有する縦５
０ＣｒｒＬ１横５０ＣＷＬ１厚み１７μの電解銅箔の片
面をマスキングし、他面を脱脂、水洗し、更に２０％塩
酸に３分間浸漬して後、水洗した。

この処理面に下記のメツキ浴組成にて、ニツケル板を陽
極とし、温度６５℃、ＰＨ３．Ｏ（２５℃）、電流密度
０．１４Ａ／Ｄｍ２の条件で２００秒間、スズーニツケ
ル合金を電気メツキした後、マスキングシートを剥し、
洗滌、乾燥して、厚み３００λの抵抗層を片面に有する
銅箔を得た。

別に、１・２・３・４−ブタンテトラカルボン酸２３４
ｙ，．ｐ−ｐ′−ジアミノジフエニルメタン１９８７及
び水４３２ｙを反応容器に仕込み、スラリー状で１００
℃の温度で５時間反応させた。室温に放置して固形分を
含む反応生成物を得、ペンシェルミキサーにて粗砕した
後、振動ミルにて微粉細し、スラリー化した。このスラ
リーをガラス布（旭シユエーベル社製＃７６２８−３０
８）に塗工した後、１５０℃の温度で１０分間乾燥して
プリプレグを製作した。このプリプレグ６枚を重ねた積
層物の一面に、第１図に示すように、抵抗層が接するよ
うに置き、温度１８０℃、圧力３５ｋｇ／Ｃ７７ｆの条
件で積層成形し、片面銅張積層板を得た。この銅張積層
板は外観良好でボードは認められなかつた。この銅張積
層板から次のようにしてプリント回路板を製作した。

銅箔表面をフオトレジストで被覆し、これを導体及び抵
抗の組合せパターンのフオトマスクを介して露光させた
後、現像し、パターン領域にレジストを残した。レジス
トを除去した非パターン領域の銅箔を常法に従つてエツ
チング除去し（エツチング液としてシツプレイ社ニユー
トラエツチＶ−１を用いた。）、次に、回路基板を亜リ
ン酸７６５７／ｌ及びリン酸第二銅三水和物２．１７／
ｆ？の濃度で含有する水溶液エツチング液に８０℃の温
度で１０分間浸漬して、非パターン領域に露出したスズ
ーニツケル合金抵抗膜をエツチング除去した。次に、レ
ジスト剥離液にて残存レジストを除去し、回路基板を新
たにフオトレジストで被覆して、導体パターンのフオト
マスクを介して露光させた後、現像して、導体パターン
領域にレジストを残した。

レジスト被覆されていないパターン領域の銅箔を上記同
様にエツチング除去し、かくして、抵抗パターンに相当
して抵抗膜を露出させた。剥離液で残存レジストを除去
し、超音波洗滌機（島田理化工業（株）ＣＦ−１０ＳＦ
−１Ｇ型）にて５分間洗滌後、水洗、乾燥した。最後に
抵抗パターン領域にカバーコートを施こした。このよう
にして得られた抵抗層付きプリント回路板は、シート抵
抗２００Ω／？（ばらつき±５％）、温度範囲−６５〜
１６０℃における抵抗温度係数＋８０ＰＰＭ／℃、温度
４０℃、相対湿度９５％、無負荷で２４０時間後の抵抗
変化率＋０．５％以下（耐湿特性）、２６０℃の半田浴
に２０秒間浸漬後の抵抗変化率±０．５％以内（半出耐
熱性）であり、導体パターンの剥離も起こらなかつた。

実施例 ２ １詞当り約５００点のピンホールを有する縦５０？、横
５０ＣＴｎ、厚み３５μの電解銅箔を実施 ．ｔ例１と
同様に処理して、一面に厚み３００λのスズーニツケル
合金抵抗膜をメツキした。

別に、縦５０？、横５０ＣＩＬ、厚み２ｍ７７！のヒー
トシンク用銅板の一面にスラリー状シリカ系耐熱性接着
剤（住友化学工業（株）スミセラムＳ−１８Ｃ） １を
ローラにて０．１ｍ７７！の厚みに塗布し、第２図に示
すように、上記抵抗膜付き銅箔を抵抗膜を接着剤層に接
するように置き（但し、この場合、接着剤層が絶縁層で
ある。

）、ローラで全体を軽く密着させた。室温で１．５時間
乾燥した後、乾燥器中で １１２０℃まで徐々に加熱し
、この温度で４時間加熱した。３０分間徐冷して４０′
Ｃにした後、乾燥器より取出し、かくして、ヒートシン
クを備えた抵抗層付き銅張回路基板を得た。

この回路基板は外観良好でボードも認められず、２また
、銅箔の引剥し強度は０．９ｋ９／ＣＴｎであつた。

実施例１と同様にして回路形成したプリント回路板は、
シート抵抗２００Ω／？（ばらつき±５％）、温度範囲
−６５〜２３０℃における抵抗温度係数＋７０ＰＰＭ／
゜Ｃ、温度４０℃、相対湿度 ２９５％、無負荷２４０
時間後の抵抗変化率＋０．７％以下（耐湿特性）、２６
０℃の半田浴に２０秒間浸漬後の抵抗変化率±０．５％
以内（半田耐熱性）、抵抗膜面積当りの許容電力２．３
Ｗ／Ｃｄであつた。実施例 ３５ヒートシンクの代わり
に縦５０ＣＴｆＬ、横５０ＣＴｎ１厚み３５μ、１ｍ２
当り３０点のピンホールを有する実質的に非多孔性の電
解銅箔（以下、通常の電解銅箔という。

）を用い、この銅箔にもスズーニツケル合金抵抗膜を形
成し、この銅箔の抵抗膜の上に実施例２と同じ接着剤を
０．３ｍｍの厚みに塗布した。実施例１と同様の抵抗膜
付き銅箔を抵抗膜が接着剤層に接するように置き、全体
をローラで軽く密着させた後、実施例２と全く同様にし
て、両面銅張抵抗層付き回路基板を製作した。この回路
基板は曲げ強度が１５ｋｇ／／０ｍ（２３℃）、銅箔引
剥し強度は両面共に０．９ｋｇ／ｉであつた。

実施例１と同様に回路形成したプリント回路板は実施例
２の回路板とほぼ同一の物性を示した。比較例 １縦５
０ＣＴＬ、横５０ｃｍ、厚み３５μの通常の電解銅箔を
実施例１と同様に処理して一面にスズーニツケル合金抵
抗膜を形成した。

この抵抗膜の上に実施例１と同じプリプレグ６枚を重ね
、ガス抜きしつつ、同じ条件で積層成形したところ、抵
抗膜と積層板との間及び積層板内部に広い範囲にわたつ
てボードが多数発生し、良好な回路基板を得ることがで
きなかつた。比較例 ２ ２枚の通常の電解銅箔を実施例２と同様にして接合する
ことを試みたが、加熱の過程で水分が抜けきれず、満足
に接合することができなかつた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の回路基板の実施例を示す縦断面図であり
、第１図はヒートシンク付き片面銅張基板、第２図及び
第３図は両面銅張基板、第４図はヒートシンク付き両面
銅張基板を示す。 １０・・・・・・電気抵抗層、１１・・・・・・銅箔、
１２・・・・・・電気絶縁層、１３・・・・・・ヒート
シンク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気絶縁層上に電気抵抗層が形成され、この電気抵
   抗層の上に高導電性金属層が形成されている回路基板に
   おいて、上記高導電性金属層が実質的に多孔性であるこ
   とを特徴とする電気抵抗層付き回路基板。 ２ 高導電性金属層が１ｍ＾２当り１０＾４点以上のピ
   ンホールを有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の電気抵抗層付き回路基板。 ３ 高導電性金属層が銅箔であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の電気抵抗層付き回路
   基板。 ４ 電気抵抗層がスズ−ニッケル合金電気メッキ層であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項い
   ずれかに記載の電気抵抗層付き回路基板。