JPS62229903A

JPS62229903A - 抵抗素子の形成方法

Info

Publication number: JPS62229903A
Application number: JP61073023A
Authority: JP
Inventors: 洋大平; 唯人長澤
Original assignee: Marcon Electronics Co Ltd; Toshiba Corp
Current assignee: Marcon Electronics Co Ltd; Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1987-10-08

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、抵抗素子の形成方法に係わり、特に加熱によ
る炭化によって抵抗素子を形成する方法に関する。

（従来の技術）従来、印刷回路内に抵抗素子を形成することは良く知ら
れている。最近、このような抵抗素子を加熱炭化、特に
レーずビームの照射による炭化技術を用いて形成する方
法が提案されている。この方法では、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ビー
ムを走査する。そして、レーザビームの照射された部分
を炭化することによって所定の抵抗素子パターンを形成
している。

上記のようなレーザビームを用いた炭化技術によれば、
レーザビームのスポット径を掻めて小さく調節できるの
で、微小パターンの抵抗素子が容易に形成できる。また
、こうして得られた抵抗素子は、所謂炭素組成物抵抗体
よりもその性能が】れており、また所謂炭素波ｌ！Ｉ抵
抗体と同等以上の性能を持つと報告されている。

しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題
を招いた。即ら、前記耐熱性プラスチックの炭化によっ
て形成された抵抗素子は、その性能の経時安定性が悪く
、且つ高い抵抗値の素子はできないものであることが判
明した。また、この抵抗素子を高温下で或いは湯中で長
時間放置すると、その抵抗値は大きく変化してしまい信
頼性の点で問題があった。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来方法では、加熱炭化による抵抗素子に高
い抵抗値を持たせることは困難であり、またその経時安
定性は悪いものであった。

本発明は上記を事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、加熱炭化により経時安定性の優れた
抵抗素子を形成することが°でき、且つ高い抵抗値のも
のも容易に実現し得る抵抗素子の形成方法を提供するこ
とにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の骨子は、抵抗素子を形成する材料として、弗素
系の有機高分子体を含む樹脂材料を用い、且つこの材料
を予め黒色化しておくことにある。

即ち本発明は、弗素系有機高分子体を含む樹脂材料を黒
色化せしめ、これにより少なくとも表層部分が形成され
ている基体をｒｐ＝備し、該基体表層面を選択的に加熱
して該加熱された表層部分の有機高分子体を炭化し抵抗
素子に転化するようにした方法である。

（作用）上記の方法であれば、抵抗素子の形成材料として有機高
分子体を含む樹脂材料を用いることにより、加熱炭化に
より形成した抵抗素子の経時安定性を著しく向上させる
ことができる。また、該材料を予め黒色化しておくこと
により、レーザビーム照射後の炭化質を微妙にコントロ
ールすることができ、高い抵抗値であっても容易に形成
することが可能となる。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例に係わる抵抗
素子の形成工程を示す断面図である。まず、第１図（ａ
）に示す如く、絶縁性基板１１の主表面上に、この発明
の有機重合体材料を含む樹脂性材料の１１２を形成する
。

ここで、上記有機重合体材料は、弗素爪有ｉｌｌ＾分子
体のみで構成されていてよい。弗素系有機高分子体には
、弗素系有機高分子体の中独重合体及び相互重合体が含
まれる。これらの例を挙げると、ポリテトラフルオロエ
チレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフル
オロエチレン−へキサフルオロプロピレン共重合体、ポ
リ弗化ビニルデン、ポリ弗化ビニルテトラフルオロエチ
レン−パーフルオロビニルエーテル共重合体、テトラフ
ルオロエチレン−パーフルオロスルホニルフルオライド
ビニルエーテル共重合体、エチレン−フルオロエチレン
交互重合体等がある。

以上述べた有ｍ重合体材料は、弗素系の有機高分子体を
含むものであり、ざらにこれに黒く色を付けたちのであ
れば、以後述べる加熱炭化によっていずれも経時安定性
の浸れた抵抗素子を与える。

ここで、黒く色を付けるのは、有機高分子体のみである
と加熱によって抵抗体はできるものの炭化質をコントロ
ールし難く、比較的低抵抗体のものしか作成できない。

ところが、熱線を吸収し易いように黒く色を付けると、
炭化質を微妙にコントロールでき、高抵抗体を容易に得
られるようになる。

また、前記樹脂性材料は、そのまま、又は適当な有ＩＩ
溶媒（例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトア
ミド）に溶かした溶媒として或いはこれに界面活性剤（
消泡剤等）を加えて、基板１１上に塗布し、必要に応じ
て加熱して溶媒を除去し、場合によっては加熱硬化させ
る。こうして前記有ｌ１重合体材料を含む樹脂性材料の
薄い層１２が形成される。

第１図（ａ）に戻って、１Ｉ１１２１７）形成後、レー
ザ発生装置１６からレーザビーム１７を層１２に対して
選択的に照射する。照射された層１２部分中の有機重合
体材料は炭化するので、第１図（１））に示す如く線状
の抵抗素子１３ａ、１３ｂが形成される。また、ビーム
照射されない部分はそのまま残存１１１１２’　として
残る。

ここで、用いるレーザは、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、且つ炭化能力が大きい
ことから、ＹＡＧレーザや炭酸ガスレーザ等の赤外線レ
ーザ、又はアルゴンレーザやルビーレーザ等の可視光レ
ーザが望ましい。これらレーザからの光線は、波長が均
一で且つ集光性が良いため、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、従って局
所的に有１１燻合体材料を炭化させることができる。

上記レーザビームを所定のパターンに沿って走査させる
ためには、基板１１を固定させた状態でミラーを用いて
レーザビームを偏向させる方法が採用できる。或いは、
レーザビームを固定させた状態で、基板１１をＸ−Ｙ位
置決めテーブルを用いて移動させるようにしてもよい。

当該技術分野で知られているように、このレーザビーム
の走査は制御回路を用いて自動的に行うこともできる。

また、レーザビームを走査する際、ビームのパワー、走
査速度及び走査回教を適宜調節することによって、一つ
の抵抗素子の抵抗値を自由に制御できるばかりでなく、
異なる抵抗素子間で抵抗値を任意に変えることもできる
。ざらに、レーザ光源はそのスポット径を例えば数［μ
ｍ］から数１００［μｍ］と極めて小さく調節できるの
で、微小な抵抗素子の形成が非常に間中に達成できる。

こうして、抵抗素子１３ａ、１３ｂを形成したら、導電
体、例えば低温硬化型錫ペーストを、スクリーンマスク
を用いて、その端部が抵抗素子１３ａ、１３ｂの端部と
接続するように、残存する樹脂性材料１１１２’上に塗
布する。その後、該ペーストを加熱硬化させて、第１図
（Ｃ）に示寸如く配線１４を形成する。錫ペーストの塗
布の際、炭化形成された抵抗素子１３ａ、１３ｂは黒色
となっているので、炭化されていない部分１２′と容易
に見分けられる。

一般に、抵抗素子１３ａ、１３ｂはカーボンからなるた
め比較的脆弱である。従って、少なくとも抵抗素子１３
ａ、１３ｂを（図示の例では配線１４も）覆って絶縁性
保護膜１５（例えばエポキシ樹脂）を形成することが望
ましい。

以上、第１図（ａ）〜（Ｃ）に関して述べた態様におい
て、基体は絶縁性基板と樹脂性材料層とによって構成さ
れているが、この発明はそれに限定されない。絶縁性基
板の代りに導電性基板を用いてもよいし、また基板全体
を樹脂性材料で形成してもよい。導電性基板を用いた場
合、樹脂材料自体は絶縁性であるから、形成される抵抗
素子の深さを導電性基板に達しないようにレーザ黒用条
件を制御することによって、抵抗素子と導電性基板との
間の絶縁が確保できる。

また、上記態様では、配線は抵抗素子形成後に形成した
が、抵抗素子形成前に配線乃至導電体を形成してもよい
。この場合、配線乃至導電体間の抵抗値を測定しながら
抵抗素子を作成できるので、導電体間の抵抗値を所望の
値に近付けることができる。また、この導電体は印刷回
路における異なる端子であってもよい。さらに、配線乃
至導電体間には複数の抵抗素子を形成してもよい。さら
にまた、加熱手段もレーザビームに限らず、有機重合体
材料を炭化し得るものであればよい。

次に、本発明の詳細を、以下に示すより具体的な実験例
に基づいて説明する。

く実験例１〉ポリ弗化ビニリデン粉末（貧窮化学（株）製に−６７８
８）をジメチルホルムアミドに溶解し、ポリ弗化ビニリ
デンのジメチルホルムアミド溶液を得た。さらに、この
溶液中に５［Ｗ％］のオイルブラックカーボンを加え着
色した。

厚さ０．６３５　［ｔｅａ　］のアルミナ基基板面に上
記ポリ弗化ビニリデン溶液を塗布し、１２０　［℃］で
乾燥して厚さ１５［μ７ＦＬ］の黒色ポリ弗化ビニリデ
ン層を形成した。このポリ弗化ビニリデン層の所定の箇
所に、ＹＡＧレーザ装置を用い、大気中１．０６［μｒ
ｒＬ］の波長のＹＡＧレーザビームを黒用し、それぞれ
２つの抵抗素子を形成した。

第２図に示す如く、これらの抵抗素子２２゜２３はそれ
ぞれ１本線でジグザグ状であった。抵抗素子２２は、レ
ーザ装置の出力１．４［Ｗ］、走査速度１８０　［ｔｍ
　／　ＳｅＣ］で形成し、その全長は４［α］で、線幅
は５０［μＴｒＬ１であった。また、抵抗素子２３は、
レーザ装置の出力　１．６［Ｗ］、走査速度１３０　［
ｍ　／　ｓｅｃ　］で形成し、その全長は３［ｃｍ］で
、線幅は５０［μｍ］であった。

次に、導体ペースト６８３８　（デュポン社製低温硬化
型錫ペースト）を、スクリーンマスクを用いて、抵抗素
子２２．２３と接続するようにポリ弗化ビニ９７２層２
１上に塗布し、１２０［℃］で硬化させて配置１２４ａ
、２４ｂ、２４ｃを形成シタ。第２図に示す如く、配線
２４ｂは抵抗素子２２゜２３の各一端を共通に接続して
いる。

こうして得た抵抗素子２２．２３の抵抗値を実測したと
ころ、それぞれ２［ＭΩ］及び５００［ＫΩ］であった
。

最後に、抵抗素子２２．２３及び配線２４ａ。

〜、２４Ｃを覆ってソルダレジスト７０Ｇ（タムラ化研
（株）類エポキシ樹脂）を印刷し、１２０［’Ｃ］で硬
化させてｃｉ！ｍ膜（図示せず）を形成した。こうして
所望の印刷配線板を得た。

く実験例２〉ポリ弗化ビニル粉末（サイエンティック・ポリマープロ
ダクツ社製）をジメチルホルムアミドに溶解し、さらに
３［ｗ％］のオイルブラックを加え着色した。この溶液
を用いて実験例１と同様にして抵抗素子（抵抗素子２３
に相当）を形成した。

また、比較のために、それぞれ次の樹脂を用いて同様に
抵抗素子を形成した。

比較例１・・・アクリルベット（三菱レイヨン社製メタ
クリル酸メチル樹脂）をシクロヘキサンに溶解し、さら
に３［ｗ％］のオイルブラックを加えて着色したもの。

比較例２・・・エピコート８２８（シェル化学社製。

ジシアンジアミド５％含有ヒスフェノールＡ型エポキシ
樹脂）に３［ｗ％］のオイルブラックを加え着色したも
の。

比較例３・・・ポリ弗化ビニリデン粉末（貧窮化学（株
）社製に−６７８８）をジメチルホルムアミドに溶解し
たもの。

実験例１の抵抗素子２３を含めて以上の各抵抗素子及び
抵抗値の高温放置（１２０℃Ｘ　１０００時間）後、及
び湯中放置〈相対湿度９０％以上、４０℃Ｘ　１０００
時間）後の変化率を測定した。その結果を下記第１表に
示す。

第１表この結果から判るように、弗素系の有機高分子体を含む
樹脂材料を用いたものは、抵抗素子の経時安定性が他の
ものに比べて著しく良好である。

しかし、黒色化していない樹脂は、レーザビームの走査
速度が速くなると炭化しなくなり、作成できる抵抗体は
低抵抗のものであり、比較例３の場合だとレーザビーム
の走査速度は実験例１に対して１／１０のスピードであ
った。これに対して黒色化せしめた樹脂は炭化質を微妙
にコントロールできるので、低抵抗から高抵抗まで幅広
く作成できる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、抵抗素子の形成材
料として弗素系有機高分子体を含む樹脂材料を用いるこ
とにより、経時安定性の優れた抵抗素子を形成すること
ができる。しかも、上記材料を予め黒色化しておくこと
により、炭化質を微妙にコントロールすることができ、
低抵抗から高抵抗まで幅広い値に亙り抵抗素子を容易に
形成することができる。従って、印刷配線板における抵
抗素子形成法として極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例に係わる抵抗
素子形成工程を示す断面図、第２図は上記実施例によっ
て形成された抵抗素子パターンを示す平面図である。１１・・、基板、１２．２１・・・樹脂性材料、１３ａ
。１３　ｂ、２２．２３・・・抵抗素子、１４．２４ａ。２４ｂ、２４ｃ・・・配線層、１５・・・保１膜。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）弗素系有機高分子体を含む樹脂材料を黒色化せし
め、これにより少なくとも表層部分が形成されている基
体を準備し、該基体表層面を選択的に加熱して該加熱さ
れた表層部分の有機高分子体を炭化し抵抗素子に転化す
ることを特徴とする抵抗素子の形成方法。
（２）前記加熱を、レーザビームの照射によつて行うこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の抵抗素子の
形成方法。