JPWO2013137338A1

JPWO2013137338A1 - 基板内蔵用チップ抵抗器およびその製造方法

Info

Publication number: JPWO2013137338A1
Application number: JP2014504972A
Authority: JP
Inventors: 素久豊田; 前田　幸則; 幸則前田; 秀和唐澤; 克実有賀
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2015-08-03
Also published as: WO2013137338A1; CN104160459A; DE112013001486T5

Abstract

抵抗器表裏面の両面にビア経由で配線接続が可能な基板内蔵用チップ抵抗器を提供する。絶縁性基板（１１）と、第１内部電極（１２）と、抵抗膜（１３）と、保護膜（１４）と、第１内部電極の露出部と接続され、前記保護膜の端部を覆うように形成された一対の第２内部電極（１５）と、基板の裏面に形成された、基板の表面に前記第１内部電極および前記第２内部電極により形成された内部電極と同じ大きさの第３内部電極（１６）と、基板の端面に形成された端面導電層（１７）と、基板の表面に形成された前記内部電極と、端面導電層と、基板の裏面に形成された第３内部電極を連続的に被覆する外部電極（１８）を備え、基板の表面に形成された前記内部電極および基板の裏面に形成された第３内部電極は、基板の長手方向長さの１／３以上で１／２未満である。

Description

本発明は、積層回路基板等に内蔵して用いる基板内蔵用チップ抵抗器およびその製造方法に関する。

電子機器の軽薄短小化に伴い、チップ抵抗器等の電子部品も回路基板の表裏面に実装するばかりではなく、積層回路基板等の内層に実装する場合が生じ、その薄型化の要請に対応した構成例が提案されている（特開２０１１−９１１４０号公報参照）。そして、基板内蔵用チップ抵抗器では、積層回路基板等の絶縁層内部に該抵抗器が埋め込まれ、レーザビーム照射によるエッチング等でビアが形成され、ビアに導体を充填することで、絶縁層表面に配置された回路配線層とビアを介して抵抗器が接続される。

上記公報に記載の抵抗器は表面に広い電極を有し、ビア経由での配線接続が可能であるが、裏面側には電極を備えておらず、裏面側にはビア経由での配線接続が困難であった。ところが、積層回路基板等では、高密度実装の観点から基板内蔵用チップ抵抗器においても、抵抗器表裏面の両面にビア経由で配線接続が可能なことが要請されている。

本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、抵抗器表裏面の両面にビア経由で配線接続が可能な基板内蔵用チップ抵抗器を提供することを目的とする。

本発明の基板内蔵用チップ抵抗器は、表面と裏面とを有する絶縁性基板と、該基板の表面に形成された一対の第１内部電極と、該一対の第１内部電極間に形成された抵抗膜と、該抵抗膜が形成された領域を覆い、前記第１内部電極の少なくとも一部が露出するように形成された保護膜と、前記第１内部電極の露出部と接続され、前記保護膜の端部を覆うように形成された一対の第２内部電極と、前記基板の裏面に形成され、前記基板の表面側において前記第１内部電極および前記第２内部電極により形成された内部電極と同じ大きさの第３内部電極と、前記基板の端面に形成された端面導電層と、前記第１内部電極と第２内部電極により形成された内部電極、前記端面導電層、および第３内部電極を連続的に被覆する外部電極とを備え、前記第１内部電極と前記第２内部電極とにより形成された基板表面側の内部電極および前記第３内部電極のそれぞれの基板長手方向長さは、前記基板の長手方向長さの１／３以上で１／２未満であることを特徴とする。

また、本発明の基板内蔵用チップ抵抗器の製造方法は、表面と裏面とを有する絶縁性の大判基板を準備し、該基板の表面の各区画に一対の第１内部電極を形成し、前記基板の裏面の各区画に、該区画の長手方向長さの１／３以上で１／２未満の長さの一対の第３内部電極を形成し、前記一対の第１内部電極を接続するように各区画に抵抗膜を形成し、該抵抗膜を覆い、該第１内部電極の少なくとも一部が露出するように保護膜を形成し、前記第１内部電極の露出部と接続し、前記保護膜の端部を覆うように、第２内部電極を形成し、前記基板の表面側に前記第１内部電極および前記第２内部電極により形成された内部電極は前記第３内部電極と同じ大きさを有し、前記大判基板を分割し、分割した端面に端面導電層を形成し、前記第１内部電極と第２内部電極により形成された内部電極、前記端面導電層、および第３内部電極を連続的に被覆する外部電極を形成することを特徴とする。

本発明によれば、基板の表裏面に同じ大きさの広い電極を備えるので、積層回路基板等の絶縁層の内部に本発明の抵抗器を埋込み、レーザビーム照射によるエッチング等でビアを形成し、ビアに導体を充填することで、絶縁層表裏面に配置した回路配線層と直接配線接続することが可能となる。これにより、基板内蔵用チップ抵抗器の積層回路基板等における高密度実装が可能となる。

本発明の第１実施例の基板内蔵用チップ抵抗器の断面図である。本発明の第２実施例の基板内蔵用チップ抵抗器の断面図である。前記抵抗器を積層回路基板に内装した状態の断面図である。図３Ａ−３Ｇは本発明の基板内蔵用チップ抵抗器の製造工程を示す図であり、（ａ）は大判基板の表面を示し、（ｂ）は大判基板の裏面を示し、（ｃ）は大判基板の一区画の長手方向に沿った断面を示す。図３Ａは表面と裏面とを有する絶縁性の大判基板を準備する段階を示す。大判基板の表面の各区画に第1内部電極を形成し、裏面の各区画に第３内部電極を形成する段階を示す。一対の第１内部電極を接続するように各区画に抵抗膜を形成する段階を示す。抵抗膜を覆う保護膜を形成する段階を示す。第１内部電極の露出部と接続し、保護膜の端部を覆うように、第２内部電極を形成する段階を示す。本発明の第２実施例の第２内部電極を形成する段階を示す。大判基板を分割し、分割した端面に端面導電層を形成する段階を示す。基板の表面側に形成された内部電極と、端面導電層と、基板の裏面側に形成された第３内部電極とを連続的に被覆する外部電極を形成する段階を示す。従来の抵抗器と本発明の抵抗器を積層回路基板に実装した状態を対比して示す断面図である。従来の抵抗器と本発明の抵抗器を複数個、積層回路基板の複数層に実装した状態を対比して示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図１Ａ乃至図５を参照して説明する。なお、各図中、同一または相当する部材または要素には、同一の符号を付して説明する。

図１Ａは本発明の第１実施例の基板内蔵用チップ抵抗器を示す。この抵抗器１０は積層回路基板等に内装することを前提としていて、極めて薄く、且つ基板の表裏面に広い電極領域を備えていることを特徴としている。例えば０６０３型（０．６ｍｍ×０．３ｍｍサイズ）等の抵抗器で、全体の厚さ（高さ）０．１５ｍｍ程度を実現している。

表面と裏面とを有する絶縁性基板１１には、厚さ１００μｍ程度のアルミナ等のセラミックス基板が用いられる。基板１１の表面両側に一対のＡｇ−Ｐｄ系導電体からなる第１内部電極１２が形成されている。そして、基板１１の裏面両側に一対のＡｇ系導電体からなる第３内部電極１６が形成されている。

一対の第１内部電極１２間にはＲｕＯ_２等を主成分とした厚膜抵抗体からなる抵抗膜１３が形成されている。そして、該抵抗膜１３が形成された領域を覆い、第１内部電極１２の少なくとも一部が露出するように保護膜１４が形成されている。保護層１４は、ガラスや樹脂等の絶縁層であり、単層若しくはガラス層や樹脂層を複数重ねた構造である。

この抵抗器では、第１内部電極１２の露出部１２ａと接続され、保護膜１４の端部を覆うように形成された一対の第２内部電極１５を備える。第２内部電極１５は導電材としてＡｇ系材料を含む導電性樹脂を用いて形成されている。第１内部電極１２と第２内部電極１５により、基板１１の表面側における内部電極を構成している。第２内部電極１５の基板長手方向長さは、基板１１の長手方向長さの１／３以上とし、例えば、０６０３型（０．６ｍｍ×０．３ｍｍサイズ）では２００μｍ以上、１００５型（１．０ｍｍ×０．５ｍｍサイズ）では３３３μｍ以上とする。

ここで図２に示すように、積層回路基板等の絶縁層２０の内部にこの抵抗器１０を埋込み、レーザビーム照射によるエッチング等でビアＶを形成する場合、ビアＶの直径は０６０３型で約１００μｍ、１００５型では約１５０μｍとする。このため、ビアＶを形成するときにビアＶの直径の約２倍の位置ずれが生じても、本発明の抵抗器によれば、内部電極との接続において問題が発生しない。また第２内部電極１５の基板長手方向長さの最大は、基板１１の長手方向長さの１／２未満に大きく形成されている。ここで最大１／２未満としたが、第２内部電極１５を覆う外部電極１８を形成後、短絡しない程度の隙間を形成することが必要である。そして、抵抗器表面における第２内部電極１５の幅は基板１１の全幅とすることが好ましい。なお、本実施例において基板１１は、一対の電極の配置方向が長く、一対の電極の配置方向と直交する方向が短い、長方形である。

樹脂からなるＡｇ系のペースト（導電性樹脂ペースト）はペーストを塗布した時に柔らかく、表面に形成した第１内部電極１２、抵抗膜１３、保護膜１４よりできた段差を吸収し、これにより広く平坦なビア接続用の電極１５が得られる。なお、基板１１の裏面に形成された第３内部電極１６も、その幅は絶縁性基板１１の全幅とすることが好ましく、基板長手方向長さは第２内部電極１５と同じ大きさで、基板１１の長手方向長さの１／３以上で１／２未満であるので、ビア接続用に好ましい広い電極１６が得られる。

そして、基板１１の端面側には、第１内部電極１２および第２内部電極１５からなる基板表面側の内部電極と、第３内部電極１６とを導通するように、スパッタリングによるＮｉ-Ｃｒ薄膜からなる端面導電層１７が形成される。さらに、基板の表面側に形成された第２内部電極１５と、端面導電層１７と、基板の裏面側に形成された第３内部電極１６とを連続的に被覆する外部電極１８が形成されている。外部電極１８は、単層のＣｕメッキ層、またはＮｉメッキ層とＣｕメッキ層からなる。Ｃｕメッキ層は積層回路基板等に内装する際に配線接続するＣｕメッキ充填材との良好な接合性が得られる。

次に、図１Ｂに示す本発明の第２実施例の抵抗器について説明する。基本的な構成は第１実施例の抵抗器と同じであるが、第２内部電極１５ａを実施例1の第２内部電極１５よりも僅かに小さくし、第１内部電極１２の基板エッジ部分（符号Ａで示す）を覆わないように作成している点で相違する。第１内部電極１２と第２内部電極１５ａとにより形成される内部電極の長さが基板裏面の第３電極の長さと同じになることは第１実施例と同様である。第２内部電極１５ａを第１内部電極の基板エッジ部分が露出するように作ることで、後述の基板ブレーク時に、第２内部電極１５ａがブレークの邪魔をしないため、ブレーク性が改善される。

次に、本発明の抵抗器の製造方法について、図３Ａ−３Ｈを参照して説明する。まず、表面と裏面とを有する絶縁性の大判のアルミナ等のセラミックス基板１１０を準備する（図３Ａ参照）。この基板は多数個取りで、縦溝Ｘおよび横溝Ｙを備え、後に縦溝Ｘおよび横溝Ｙに沿って各区画に分割され、一区画が基板１１となる。

次に、大判基板の表面の各区画に一対の第１内部電極１２をＡｇ−Ｐｄペースト（Ａｇ−Ｐｄ系金属材料とガラスを混合したペースト）のスクリーン印刷・焼成により形成する。同様に、該基板の裏面の各区画に一対の第３内部電極１６をＡｇペースト（Ａｇ系金属材料とガラスを混合したペースト）のスクリーン印刷・焼成により形成する（図３Ｂ参照）。ここで、第１内部電極１２の区画の長手方向長さは後述の第２内部電極１５よりも短く、第１内部電極１２同士の間隔を広めに確保することで、広範囲の抵抗体抵抗値が得られるようにする。これに対し、第３内部電極１６の長手方向長さは区画の長手方向長さＸの１／３以上で１／２未満の長さに大きく形成する（図３Ｂ（ｃ））。これは、第３内部電極１６を、適切なビア接続を可能とするために、広い電極とするためである。

次に、一対の第１内部電極１２を接続するように各区画に、ＲｕＯ_２系抵抗ペースト（ＲｕＯ_２系の抵抗材料とガラスを混合したペースト）のスクリーン印刷・焼成により抵抗膜１３を形成する（図３Ｃ参照）。そして、該抵抗膜１３を覆い、該内部電極１２の少なくとも一部が露出するようにガラス層と樹脂層からなる保護膜１４を形成する（図３Ｄ参照）。

次に、第１内部電極１２の露出部１２ａと接続し、保護膜１４の端部を覆うように、第２内部電極１５を樹脂からなるＡｇ系ペースト（Ａｇ系導電材料と樹脂を混合した導電性樹脂ペースト）のスクリーン印刷および加温硬化により形成する（図３Ｅ参照）。第２内部電極１５の長さＤは第１実施例では第３内部電極１６の長さＤと同じ大きさにする。第２実施例では、第１内部電極の基板エッジ部分Ａが露出するように第２内部電極１５ａを形成する。第１内部電極１２の露出部分Ａと第２内部電極１５とからなる基板表面側の内部電極が長さＤとなり、この長さを基板裏面側の第３内部電極１６の長さＤと同じ大きさにする（図３Ｆ参照）。ビア接続が可能な広い外部電極１８を基板１１の表裏面に対称に形成するためである。

次に、大判基板を横溝Ｙ（図３Ａ参照）に沿って短冊状に分割し、分割した端面にＮｉ-Ｃｒのスパッタリングにより端面導電層１７を形成する（図３Ｇ参照）。なお、端面導電層１７は厚膜導電ペーストの塗布により形成してもよい。そして、縦溝Ｘ（図３Ａ参照）に沿って分割し、個片化したあとで、基板の表面側に形成された内部電極の露出部分と、端面導電層１７と、基板の裏面に形成された第３内部電極１６とを連続的に被覆する外部電極１８を形成する（図３Ｈ参照）。外部電極１８は、単層のＣｕメッキ層、または下層にＮｉメッキ層と上層にＣｕメッキ層等からなる複層のメッキ層を形成することが好ましい。これにより、本発明の抵抗器１０，１０ａが完成する。

係る抵抗器１０、１０ａでは、全体厚さが１５０μｍ程度と極めて薄く、積層回路基板の一枚の絶縁層に十分に埋込むことが可能である。そして、抵抗器１０の表裏面に同じ大きさの大きな電極を備えるので、図２に示すように、積層回路基板等の一絶縁層２０の内部に該抵抗器１０を埋込み、レーザビーム照射によるエッチング等でビアＶを形成し、ビアＶに導体を充填することで、絶縁層表裏面に配置された回路配線とビアＶを介して抵抗器１０が表裏面から配線接続可能である。

次に、基板内蔵用チップ抵抗器が表裏面からビアを介して配線接続が可能なことから生じるメリットについて、図４および図５を参照して説明する。図４（ａ）は表面側からのみ配線接続が可能な従来の抵抗器１を絶縁層２０に埋め込んだ例を示す。この場合、絶縁層表面に配置された回路配線２１とビアを介して接続するには、領域Ｌａが必要である。

しかしながら、抵抗器１の一方の端子を絶縁層２０の裏面側の回路配線２１ａに接続するには、図４（ｂ）に示すように、連結用ビア２２が必要となり、より大きな領域Ｌｂが必要となる。ところが、本発明の抵抗器１０を採用することで、図４（ｃ）に示すように、裏面側の電極から回路配線２１ａへの直接接続が可能となり、連結用ビア２２に要する領域が不要となる。すなわち、基板１１の表裏面にビア接続が可能な大きな電極を備えることで、チップ抵抗器の積層回路基板内蔵における高密度実装が可能となる。

図５（ａ）は３層の絶縁層２０、２０ａ、２０ｂに従来の抵抗器１を３個直列接続した例を示す。この場合、連結用ビア２２が必要となるため、実装領域Ｌｃが大きくなる。これに対し、図５（ｂ）は本発明の抵抗器１０を同様に接続した例を示す。図示するように、連結用ビア２２が不要となり、実装領域Ｌｄの大幅な低減が可能となる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施例に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明は、積層回路基板等に内蔵して用いる基板内蔵用チップ抵抗器に好適に利用可能である。

Claims

表面と裏面とを有する絶縁性基板と、
該基板の表面に形成された一対の第１内部電極と、
該一対の第１内部電極間に形成された抵抗膜と、
該抵抗膜が形成された領域を覆い、前記第１内部電極の少なくとも一部が露出するように形成された保護膜と、
前記第１内部電極の露出部と接続され、前記保護膜の端部を覆うように形成された一対の第２内部電極と、
前記基板の裏面に形成され、前記基板の表面側において前記第１内部電極および前記第２内部電極により形成された内部電極と同じ大きさの第３内部電極と、
前記基板の端面に形成された端面導電層と、
前記第１内部電極と第２内部電極により形成された内部電極、前記端面導電層、および第３内部電極を連続的に被覆する外部電極とを備え、
前記第１内部電極と前記第２内部電極とにより形成された基板表面側の内部電極および前記第３内部電極のそれぞれの基板長手方向長さは、前記基板の長手方向長さの１／３以上で１／２未満であることを特徴とする基板内蔵用チップ抵抗器。
前記外部電極は、Ｃｕメッキ層、またはＮｉメッキ層とＣｕメッキ層とからなることを特徴とする請求項１に記載の基板内蔵用チップ抵抗器。
表面と裏面とを有する絶縁性の大判基板を準備し、
該基板の表面の各区画に一対の第１内部電極を形成し、
前記基板の裏面の各区画に、該区画の長手方向長さの１／３以上で１／２未満の長さの一対の第３内部電極を形成し、
前記一対の第１内部電極を接続するように各区画に抵抗膜を形成し、
該抵抗膜を覆い、該第１内部電極の少なくとも一部が露出するように保護膜を形成し、
前記第１内部電極の露出部と接続し、前記保護膜の端部を覆うように、第２内部電極を形成し、前記基板の表面側に前記第１内部電極および前記第２内部電極により形成された内部電極は前記第３内部電極と同じ大きさを有し、
前記大判基板を分割し、分割した端面に端面導電層を形成し、
前記第１内部電極と第２内部電極により形成された内部電極、前記端面導電層、および第３内部電極を連続的に被覆する外部電極を形成することを特徴とする基板内蔵用チップ抵抗器の製造方法。
前記第２内部電極は、樹脂からなるＡｇ系ペーストをスクリーン印刷し、加温硬化して形成することを特徴とする請求項３に記載の基板内蔵用チップ抵抗器の製造方法。
前記外部電極は、Ｃｕメッキ層、または下層にＮｉメッキ層と上層にＣｕメッキ層を形成することを特徴とする請求項３に記載の基板内蔵用チップ抵抗器の製造方法。