JPS6074661A - 所定の電気特性値を有する電気回路部の製造方法 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、所定の電気特性値を有する電気回路部の製
造方法に係り、特に、電気回路部の電気特性値を抵抗の
形成によって制御する方法に関する。

［発明の技術的背景］ 印刷回路等において、その回路部の電気特性値（例えば
、電圧値、電流値、周波数値等）を制御するために、該
回路部の２つの端子間に抵抗体を形成することがおこな
われている。

ところで、最近、抵抗体を、加熱炭化特にレーザー光線
の照射による炭化技術を用いて形成する方法が米国特許
第４．２８６．２５０号に記載された。この方法は、耐
熱性プラスチックで形成された絶縁基板の所定部分上に
のみレーザー光線を走査することを含む。レーザー光線
の照射された部分は炭化して所定の抵抗体を形成する。

しかる後、得られた抵抗体の両端にそれぞれ導電体を接
続して電気部品を得ている。

上記の特にレーザー光線を用いた炭化技術によれば、レ
ーザー光線のスポットを極めて小さく調節できるので、
微少パターンの抵抗体が容易に得られ、従前の厚膜ペー
ストを印刷して抵抗体を形成する方法に比べてはるかに
都合がよい。

［背景技術の問題点コ しかしながら、上記レーザー光線を用いた加熱炭化技術
によっても、導電体間に所望の抵抗値を持つ抵抗体を形
成することは困難であった。レーザー光線は均一性に優
れているといっても、なお照度に変動があるからである
。また、抵抗体の形成後に導電体を形成すると、導電体
の位置ずれによっても抵抗値が変動してしまう。さらに
、他の電気素子（キャパシタ、コイルなど）も特性値に
バラツキがあり、これでは、抵抗体の形成によって電気
回路部の電気特性値を所望の値に設定することはできな
い。

［発明の目的コ したがって、この発明の目的は、加熱による炭化を利用
した抵抗体の作製技術を改善し、もって所定の電気特性
値を有する電気回路部の製造方法を提供することにある
。

［発明の概要］ この発明によれば、所定の電気特性値を有する電気回路
部の製造方法であって、（ａ）有機重合体材料を主成分
とする表層部に接して電気回路の２つの端子が離間して
形成された基体を提供し、（ｂ）該表層部に選択的に熱
線を照射し、それによって当該照射部分における前記重
合体材料のみを炭化して前記端子間を接続する少なくと
も１つの線状抵抗素子からなる第１の抵抗パターンを形
成し、（Ｃ）該第１の抵抗パターンが形成された電気回
路部の所望位置でその電気特性値を測定し、（ｄ）この
測定された電気特性値から、前記電気回路部の該所定の
電気特性値を達成するに必要な追加の抵抗値を演算し、
および（ｅ）この演算された抵抗値に従って、前記第１
の抵抗パターンを構成する該抵抗素子に接続する追加の
抵抗素子を、熱線の照射による炭化によって形成するこ
とを特徴とする電気回路部の製造方法が提供される。

上記炭化はレーザー光線の照射によっておこなうことが
好ましい。

このような方法によれば、従来可変抵抗を用いておこな
っていた、電気部品搭載後の各部品の特性のバラツキの
吸収を、抵抗体の形成と同時におこなうことができる。

すなわち、第１の抵抗パターンを形成すれば、この電気
回路の所望位置での電気特性値例えば、電圧、電流、イ
ンピーダンス、周波数特性等を測定することができる。

したがって、その値を基に所望の特性値を達成するため
には第１の抵抗パターンに対してどの程度の抵抗値を有
する抵抗体を追加形成する必要があるかがわかる。した
がって、そのような追加の抵抗体を形成してゆけば、所
定の電気特性値を有する電気回路部を得ることかで５− きる。

［発明の実施例］ 以下、この発明を添付の図面に沿って詳しく説明する。

第１Ａ図に示すように、例えば、ガラス、ホウロウ、ア
ルミナなどセラミック等の無機絶縁物質、あるいは紙フ
ェノール、ガラスエポキシ、金属基板上に絶縁樹脂層を
形成してなるもの等の絶縁基体１１上に、印刷回路部（
図示せず）の２つの端子となる導電体１２ａおよび１２
ｂを相互に離間させて形成する。導電体１２ａおよび１
２ｂは金属で形成されていてもよいし、あるいは金属粉
とセラミック粉と樹脂からなるペーストを印刷し、硬化
させることによって形成してもよい。

次に、第１Ｂ図に示すように、導電体１２ａおよび１２
ｂ間の基体１１部分上および導電体１２ａおよび１２ｂ
それぞれの一部上に有機重合体材料を主成分とする層１
３を例えば１−３０μｍの厚さに均一に形成する。用い
る有機重合体材料は、加熱特に、レーザー光線の照射に
よって炭化して抵抗素子に転化し得るものであれば特に
限定されない。これら有機重合体材料には、熱可塑性重
合体、熱硬化性重合体、さらにはそれらいずれか２種以
上の組合せが含まれる。具体例を挙げると、ポリイミド
、ポリアミド−イミド、メラミン樹脂、ビスマレイミド
トリアジン樹脂、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフ
ィド等である。しかしながら、形成される抵抗素子の経
時安定性の点から、アクリロニトリル含有率が５重量％
以上の有機重合体材料を用いると特に好ましい。このよ
うなアクリロニトリル系有機重合体材料の例を挙げると
、アクリロニトリルの単独重合体および共重合体並びに
それらと非アクリロニトリル系重合体（熱可塑性プラス
チックおよび熱硬化性プラスチックを含む）との混合物
である。

層１３は、上記有機重合体材料だけで形成されていても
よいし、あるいはこの有機重合体材料に加えて、塗布の
均一性を確保しおよび（または）抵抗値を制御するため
に金属酸化物の微粒子（粒径５０ｍμｍないし１０μｍ
）を５０重量％まで含んでいてもよい。この明細書にお
いて、［有機重合体材料を主成分とする」とは、このよ
うな意味で用いられている。

層１３を形成した後、層１３に対して導電体１２ａから
導電体１２ｂに向けて任意のパターン（図示の例では直
線状）に沿ってレーザー光線を走査して、照射された有
機重合体材料を炭化し、第１Ｃ図に示すように、線状抵
抗素子１４を形成する。レーザーとしては、用いた有機
重合体材料を炭化して抵抗素子に転化し得るものであれ
ば、特に制限はない。しかしながら、大気中で操作でき
、かつ炭化能力が大きいことから、ＹＡＧレーザーや炭
酸ガスレーザー等の赤外線レーザー、またはアルゴンレ
ーザーやルビーレーザー等の可視光レーザーが好ましく
用いられる。これらレーザーからの光線は波長が均一で
かつ集光性がよいため、光エネルギーを特定の箇所に集
中させて高エネルギー照射が可能であり、したがって局
所的に有機重合体材料を炭化させることができる。

上記レーザー光線を所定のパターンに沿って走査させる
ためには、基体１１を固定させた状態でミラーを用いて
レーザー光線を偏向させる方法が採用できる。あるいは
、レーザー光線を固定させた状態で、基体１１をＸ−Ｙ
位置決めテーブルを用いて移動させてもよい。当該技術
分野で知られているように、このレーザー光線の走査は
制御回路を用いて自動的におこなうこともできる。Ｘ−
Ｙ位置決めテーブルを用いたレーザー光線の自動走査に
ついては例えば米国特許第４．２８６．２５０号に開示
されている。また、制御回路を組込んだレーザー発生装
置は例えば東京芝浦電気（株）からレーザートリマーＬ
ＡＹ７１１型（Ｎｄ：ＹＡＧレーザー照射装置）という
商品名で入手できる。

このような手法で導電体１２ａおよび１２ｂ間の抵抗値
を測定しながら、全部でｎ本の線状抵抗素子１４を形成
する（第１Ｄ図）。各線状抵抗素子１４を形成後、導電
体１２ａおよび１２ｂ間の抵抗値の測定結果に基づき１
．１本の線状抵抗素子１４当りの抵抗値もしくは単位長
さ当りの抵抗値を例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）を
用いて計９− 算し、ｎ＋１本目の線状抵抗素子を同様に形成した場合
、所望の抵抗値より低くなるかどうかをＣＰＵに判断さ
せる。こうして、所望の抵抗値を下回る抵抗値となる１
本手前すなわち０本１までの線状抵抗素子１４を形成す
る。この状態では、次の１本目の線状抵抗素子を導電体
１２ａおよび１２ｂ間に接続して形成する途中の段階で
所望の抵抗値に到達することとなる。この途中どの程度
の長さの線状抵抗素子を追加形成し、これを既に形成さ
れている抵抗パターン（ｎ本の線状抵抗素子１４からな
る）に接続することによって所望の抵抗値に到達させる
かをＣＰＵに予めプログラムしておく。こうして追加の
線状抵抗素子１５の長さがめられ、これを既に形成され
ている抵抗パターンに接続する（第１Ｅ図）。

この様子を第２図を参照して説明する。図示のように、
導電体１２ａおよび１２ｂが形成された基体１１はＸ−
Ｙテーブル２１上に設置されている。導電体１２ａおよ
び１２ｂ上にそれぞれプローブを立て、これらプローブ
は抵抗検出装置２２１０− に接続しておく。抵抗検出装置２２はＡ／Ｄコンバータ
２４を介してＣＰＵ２７に接続している。

レーザー装置２３はレーザードライバ２５に接続され、
このレーザードライバ２５はＣＰＵ２７に接続している
。Ｘ−Ｙテーブル２１はＸ−Ｙテーブルドライバ２６に
接続され、このドライバ２６はＣＰＵ２７に接続されて
いる。ＣＰＵ２７はＲＯＭ２８に接続されている。ＲＯ
Ｍ２８には、レーザー装置２３で炭化形成されるべき線
状抵抗素子に関するプログラムが入力されている。

まず、初めに形成された線状抵抗素子１４の抵抗値を抵
抗検出装置２２で検出し、その情報をＡ／Ｄコンバータ
２４を介してＣＰＬＩ２７に入力する。ＣＰＵ２７はこ
の抵抗値と設定目標値との差を計算し、次の１本目を形
成すると設定目標値を下回るかどうかを判断し、次の１
本目を下回らないときは、これに応答してＸ−Ｙテーブ
ルドライバ２６を駆動してＸ−Ｙテーブル２１を所望の
位置に移動させ、レーザードライバ２５を駆動させてレ
ーザー装置２３からレーザー光線を発生させる。このレ
ーザー光線はそれが当たった表層部分の有機重合体材料
を炭化させる。１つの線状抵抗素子１４を形成した後、
再び抵抗検出装置２２で抵抗値を測定し、ついで上記と
同様の操作をおこなう。この操作を順次繰返すことによ
って上記０本目までの線状抵抗素子１４を形成する。

こうして０本の線状抵抗素子１４からなる抵抗パターン
を形成した後、追加の線状抵抗素子１５の長さＺＸを演
算する。いま、目標抵抗値をＲ１ｎ本目までの線状抵抗
素子１４を形成した時点での導電体１２ａおよび１２ｂ
間の抵抗値をＲｎ１導電体１２ａおよび１２ｂ間の距離
をｌとすると、１１Ｘ＝　Ａ（ｎ＋１　＞（（Ｒ／Ｒｎ
）＋１　）となる。この式をプログラムしておけばよい
。

こうして、長さＩｌ×の抵抗素子１５を形成し、これを
線状抵抗素子１４に例えば直交するように接続する。こ
のプログラムのフローチャート図を第３図に示しておく
。

上記例では、抵抗素子を形成する端子間の抵抗値を電気
特性値として測定したが、例えば電圧、電流、インピー
ダンス、周波数特性でも同様である。また、上記例は、
初めに形成しておく各線状抵抗素子１４を互いに所定の
間隔（例えば、Ｏｌｌｍｍ−１ｍｍ）をもって平行に形
成された直線状のものとした例であるが、この発明はこ
れに限定されない。

すなわち、例えば第４図に示すように、導電体１２ａお
よび１２ｂ間に接続して線状抵抗素子１４（図中１本）
を形成した後、これに平行に１本またはそれ以上の線状
抵抗素子１４′を導電体１２ａおよび１２ｂの一方から
他方に向けて途中まで（他方の導電体に至らないように
）形成してもよい。しかる後、線状抵抗素子１４および
１４′に直交するように（格子状パターンを形成するよ
うに）１本またはそれ以上の線状抵抗素子１４″を形成
してゆく。このとき、線状抵抗素子１４″をｎ本形成し
た後、次の１本目の線状抵抗素子１５をどの長さまで形
成するかを前記第１八図ないし第１Ｅ図および第２図に
関して述べたと同様に演算し、それに基づいて線状抵抗
素子１５を形成１３− することもできる。

なお、上記各個において、有機重合体材料を導電体１２
ａおよび１２ｂをも覆うように形成したが、こうすると
、導電体上で炭化形成された抵抗素子と導電体との接続
が安定する。さらに好ましくは、その接触領域を広くす
るために、第５図に示すように、接触点周辺（領域５０
）をレーザー光線の繰返し走査により炭化させるとよい
。

実施例１ 純度９６％のアルミナ基板上に、銀および樹脂からなる
導電性ペーストを印刷し、硬化させて、１０ｍ間隔で２
つの導電体を形成した。次に、第１Ｂ図に示すように、
ポリイミド樹脂（商品名トレニース３０００．東しく株
）製）を均一に塗布し、２００℃で焼付けをおこなって
厚さ７μｍのポリイミド樹脂層を形成した。

しかる後、高速抵抗値測定、レーザー照射条件設定並び
に演算および判断ができるＣＰＵ付ＹＡＧレーザー装置
（東京２浦電気（株）製ＬＡＹ−７１１）を用いて６０
０Ωの抵抗体を作ることを１４− 目標とした。まず、予備実験により、連続発振状態にお
いて１．６Ｗの出力、３０ｍｍ／秒の速度でレーザー光
線を走査させた場合、単位長さ当りの平均抵抗値３５１
（Ω／ｍｍ　＞を得た。しかる後、第３図に示すような
プログラムを実行させたところ、６本の線状抵抗素子１
４を形成した時点で抵抗値は５８５Ωとなった。これに
追加形成する線状抵抗素子１５の長さ７ｘを前記式に従
って演算させ、それに従って、線状抵抗素子１５を形成
した。

同様の操作を５０回おこなって抵抗体を作製したところ
、各抵抗体値の平均値は６０２．５Ωであり、（標準偏
差値ｘ３）の値は３．１Ω、したがって目標値に対して
±１％以内の範囲の抵抗値を持つ抵抗体が形＝成できた
。

実施例２ 実施例１と全く同様にして、ただし線状抵抗素子１４と
導電体との接続点を第５図に示すように繰返しレーザー
光線を走査させ導電体上で２ｍｍｘ２ｍｍの炭化領域５
０を形成した。

この抵抗体の抵抗値および実施例１の抵抗体の抵抗値の
１２０℃における放置後の抵抗値の変化率を測定した。

なお、対照として、初めにポリイミド樹脂をアルミナ基
板上に塗布後導電体を形成した以外は実施例１と同様に
して得た抵抗体の抵抗値についても試験した。これらの
結果を第６図に示す。この結果から、対照例（線ａ）で
は抵抗値は時間の経過とともに徐々に増加するが、実施
例１および２（それぞれ線ａおよびｂ）では抵抗値の変
化率は１％以内であり、非常に安定であることがわかる
。

実施例３ 純度９６％のアルミナ基板上に、銀および樹脂からなる
導電性ペーストを印刷し、硬化させて、１ｃｍ間隔で２
つの導電体を形成した。次に、第１Ｂ図に示すように、
ポリイミド樹脂（商品名トレニース３０００．東しく株
）製）を均一に塗布し、２００℃で焼付けをおこなって
厚さ２５μｍのポリイミド樹脂層を形成した。

しかる後、一方の導電体から他方の導電体に向けてＬＡ
Ｙ７１ル−ザー装置よりレーザー光線を走査して第４図
に示すような線状抵抗素子１４を１本形成した。このと
き用いたレーザーのパワーは１．２Ｗであり、走査速度
は８ｍｍ／秒であった。抵抗値は１．２１７にΩであっ
た。

この抵抗値を１にΩに設定すべく、第４図に示すように
、線状抵抗素子１４に平行に０．２ｍｍピッチで１０本
の線状抵抗素子１４′を一方の導電体のみに接続して形
成し、これに直交するように同じ＜０．２ｍｍピッチで
線状抵抗素子１４″を第２図に関して述べた要領で形成
してゆき、最後の線状抵抗素子１５の長さを演算し、そ
れに基づいて抵抗値を得た。この抵抗体の実測抵抗値は
９８７．６５にΩであった。

［発明の効果］ 以上述べたように、この発明によれば、導電体間に所望
の抵抗値を持つ抵抗体を形成でき、したがって電気特性
値を抵抗体の形成によって制御する電気回路部の電気特
性値を所定の値に設定することができる。

１７−

【図面の簡単な説明】

第１八図ないし第１Ｅ図はこの発明の方法を工程順に説
明するための平面図、第２図はこの発明に用いられる抵
抗形成装置を説明するための概略図、第３図はこの発明
にもといられる抵抗形成プログラムを示すフローチャー
ト図、第４図および第５図はそれぞれこの発明の他の実
施例を説明するための平面図、および第６図はこの発明
によって得た抵抗体の抵抗値の安定性を示すグラフ図。 １１・・・基板、１２ａ、１２ｂ・・・導電体、１３・
・・表層、１４．１４’　、１４”・・・線状抵抗素子
、１５・・・追加の抵抗素子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 １８− 第３図 ５ＴＡＲＴ トリ７−〉　運り、定−オ多東 １氏抗体のオビキ１９−リし 第争オ旧の抵 抗惟ト男杉Ｊへ芝 哄Ｉｔ’ｌブし値現ｉ弓、困臣。 几十１．ｔ−目 答形方！するに目イ吹 イεＳ 単位Ｊｄ当りの 括挑値の　出 ’ｒＬ＋ｌネ目り花才り。 体ととニまて”形Ｆ（ する力＼）Ｃ出 α寸１本目＆貰出１ｌｔ ８ｔと１ニオ血Ｉ九形威 ａ＃泌〉９町づ」と」 第４図 第５図 １う

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の電気特性値を有する電気回路部の製造方法
   であって、＜８）有機重合体材料を主成分とする表層部
   に接して電気回路の２つの端子が離間して形成された基
   体を提供し、（ｂ）該表層部に選択的に熱線を照射し、
   それによって当該照射部分における前記重合体材料のみ
   を炭化して前記端子間を接続する少なくとも１つの線状
   抵抗素子からなる第１の抵抗パターンを形成し、（Ｃ）
   該第１の抵抗パターンが形成された電気回路部の所望位
   置でその電気特性値を測定し、（ｄ）この測定された電
   気特性値から、前記電気回路部の該所定の電気特性値を
   達成するに必要な追加の抵抗値を演算し、および（ｅ）
   この演算された抵抗値に従って、前記第１の抵抗パター
   ンを構成する該抵抗素子に接続する追加の抵抗素子を、
   熱線の照射による炭化によって形成することを特徴とす
   る電気回路部の製造方法。 （２１炭化をレーザー光線の照射によっておこなうこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造方法。