TW201241844A - Metal foil provided with electrically resistive film, and method for producing same - Google Patents

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201241844 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種具備電阻膜層之金屬箔，其電阻膜 層具有適度之電阻值、彎曲特性優異、且具有熱穩定性。 【先前技術】 作為印刷電路基板之配線材料，通常使用銅箔。該銅 箔根據其製造法而分為電解銅箔與壓延銅箔。該銅箔可從 厚度5 之非常薄之銅箔至厚度14〇 左右之厚銅箔 的範圍任意調整。 «亥4銅4接合於由環氧樹脂或聚醯亞胺樹脂等樹脂構 成之基板，以用作印刷電路用基板。對銅箔而言，要求充 刀確保與成為基板之樹脂的接著強度，因此電解銅箔通常 大多情況為利用製箔時所形成之被稱作霧面（matte surface)之粗面，進而於其上施以表面粗化處理來使用。 又，壓延銅“同樣i也大多，清況為對其表面施以粗化處理 來使用。 最近，業界提出於作為配線材料之銅箔進而形成有由 電阻材料構成之薄膜層（參照專利文獻1、2 )。對電子電路 f板而s ’電阻元件為不可或缺，若使用具備電阻層之銅 _，則只要對形成於銅羯之電阻獏層使用氣化銅等蝕刻溶 液而使電阻元件露出即可。 藉由電阻之基板内建化，較之先前只能使用焊 接法將晶片電阻元件安裝於基板表面上之手法，可有效地 利用有限之基板表面積。 201241844 又，於多層基板内部形成電阻元件之設計上的制約減 少，可縮短電路長度，藉此亦可實現電氣特性之改善。因 此，若使用具備電阻層之銅箔，則無需焊接或大幅減少焊 接，可實現輕量化與可靠性之提高。如此，内建電阻骐之 基板具有許多優點。 成為用於該等電阻材料之基底（base)銅箔，以於其上 進而形成電阻層為前提而施以表面處理，通常不同於一般 之印刷基板配線用，但藉由粗化確保與樹脂之接著強度方 面係相同。 形成於銅箔上之電阻膜必須保有適度之電阻值。又， 於形成電子電路基板之步驟有時存在熱附加，故電阻臈本 身必須具有耐熱性。又’形成電阻膜之銅箔有時會被彎折， 因此需要電阻值不會因反覆彎折而發生太大變動之耐弯曲 性0 再者，本案發明係本申請人進一步改良先前提出之專 利文獻3而成者，專利文獻3記載之發明全部有效，當然 可應用於本案發明中。 專利文獻1 :日本專利第33 1 1338號公報 專利文獻2 :日本專利第3452557號公報 專利文獻3 .日本特願2〇〇7·295 1 j 7 【發明内容】 本發明之課題在於提供-種具備電阻膜層之金屬箱， 其藉由在銅羯進而形成電阻膜而可實現電阻材之基板内建 化，電阻膜具有適度之電阻值與耐熱性，且電阻值不會因 4 201241844 反覆彎折而發生太大變動。 本發明人等為解決上述課題進行努力研究，結果獲得 如下見解：有效的是調整電阻膜之組成，藉此可獲得膜具 有適度之電阻值與耐熱性，電阻值不會因反覆彎折而發 生較大變動之電阻膜層。 基於上述見解，本發明提供下述發明。 π)—種具備電阻膜之金屬箔，其特徵在於：於由鉻、 石夕及氧構成之氧化物系電阻膜添加鎳。 (2)如上述（1)之具備電阻膜之金屬箔，其中，電 阻膜中之氧》農度為20〜6〇at%。 (3 )如上述（1 )或（2 )之具備電阻膜之金屬箔，其 中，關於電阻膜中成分的鉻（Cr)及矽（Si)之各濃度 (at/〇 ) .Cr/ ( Cr + Si ) X 1 〇〇[%]為 〜79〇/0。 (”如上述⑴至⑴中任一項之具備電阻膜之金 屬结，其中，電阻膜中成分的鎳（Ni)成分濃度為2〜ι〇Μ〇/ρ (”如上述⑴i⑷中任一項之具備電阻膜之金 屬绪，上述金屬羯為落厚5〜35/zm之銅或鋼合金箱。 (6) —種具備電阻膜之金屬蹈之製造方法係於使用 滅鑛乾材於金μ上形成電阻膜，該濺錄乾材含有絡 (Cr)、矽（Si)、氧（0)、鎳（Ni)，關於鉻（Cr)及矽（⑴ 之各漠度（at%) :Cr/ (Cr+Si) xl00[%]為 73〜79%，且氧 (〇 )為 20〜60at%，Ni 為 2 〜10at%。 藉由使用内建有電阻膜層之銅羯，☆電路設 重新另外賦予電阻元件，只要使用氣化銅溶液等敍刻液蝕 201241844 刻於該銅箔預先形成電阻膜層 此無需焊接或者大幅減少焊接 效果。 而使電阻元件露出即可，因 ，具有明顯簡化安裝步驟之 又’藉由使用内建有雷j：且胺麻 + 咬嘴电丨且膜層之銅箔使電阻元件内層 化’而減少安裝零件或焊料數，社 „ ^ 、·。果亦具有可擴大於基板 敢表面安裝電阻元件以外之元件 几仟之二間而實現小型輕量之 優點。藉此可提高電路設計之自由度…藉由零件内建 化’縮短元件間之配線長度，並減少信號配線中之電阻元 件電極或焊料等異種金屬接合 海侵。丨S，藉此具有改善高

之信號特性之效果。 A 電

進而’本發明具有具備如下電阻膜層之優異效果，即 阻膜具有適度之電阻值與耐熱性，且電阻 折而發生較大變動。 復 【實施方式】 發月之八備電阻膜之金屬箱係於基本構成成分包含 '矽及氧之氧化物系電阻膜中添加鎳者。 >成為基板之金屬落多使用銅落，亦可使用㈣等其他 、冶0如上所述，本案發明胜 $月之特徵為形成於金屬箔上之電阻 :「構成再者，於以下說明中，代表性地將金屬箔替換 成銅落」進行說明，但視需要使用「金屬落」。 、 又，可使用荡厚為5，m之銅落、尤其是5〜 :之銅I該銅箱之厚度可根據用途而任意選擇，但亦有來 製造條件之制約’較有效的是於上述範圍進行製造。 於形成該電阻膜層時，可使用賤錄法、真空蒸錄法、 6 201241844 離子束鍍敷法等物理表面處理方法’熱分解法、^ 法等化學表面處理法，或電解铲m .. :目反應 式表面處理法來形成。 敷法、非電解錄敷法等濕 通常’電解敍敷法具有可以低成本進行製造之優點。 =，濺：法可形成厚度均勾之膜，且具有等向性，因此具 有可獲仔咼品質之電阻元件之優點。 性質：！=係根據膜之用途而形成者，根據該電阻膜之 質適u㈣情形之附著方法或鑛敷方法可謂理相 濃产=發明之具備電阻臈之金屬荡較佳為電阻財之氧 %由扣60atm%e藉此，可獲得下述適度之電阻值。 阻率變為所…* 乳展度了將獲侍之電阻膜之電 而值。又，藉由控制形成之電阻膜厚声^ =該電阻膜之薄片電阻值。然而，於電阻膜 月形時’材料表面之粗糙度之影響變大，故 元件之雷阳括^ /a!a，故而形成電阻 電阻膜之J不均會增大，因此不適當。反之，於 步驟中餘列日^厚之情形時，於形成電阻時電阻層之钮刻 此該情形:不或者無法在有限時間内完成触刻，因 不均根:二:Γ通常作為電阻膜厚度，就減少電阻值 可謂較佳電又阻之方面而言，丨―…厚度 擇適當之氧^ 為獲得該適度厚度之電阻膜，必須選 結果，電阻膜又。上述氧量係根據上述觀點來決定。試驗 如表！所示：之電阻值（―)對膜中氧濃度之相互關係 201241844 根據S亥結果’為以適度之厚度形成具有目標電阻值為 數k〜100數+ kohm/sq之電阻膜，將電阻膜（靶材）中之 氧濃度設為20〜60at%可謂理想。 又’本發明之具備電阻膜之金屬箔，關於作為電阻膜 中之成分的鉻（Cr)及矽（Si )之各濃度（at% )，較理想的 是 Cr/ ( Cr+ Si ) X 1 〇〇[%]為 73 〜79%。 本發明之電阻膜可使用如下濺鍍靶材進行成膜，該濺 鑛乾材含有絡（Cr)、矽（Si)、氧（0)、鎳（Ni)，關於鉻 (Cr)及石夕（Si)之各濃度（at%) :Cr/(Cr+Si) 為73〜79% ’氧（〇)為20〜6〇at%，川為2〜ι〇_，剩 餘為Cr與Si。 根據圖2所示之Cr-Si之二元相圖得知，於以/ +

Si) χ100= 73〜79之區域，Cr3Si以單相狀態穩定地存在。 藉由濺鍍形成之電阻膜大致呈非晶狀（am〇rph〇us广非晶狀 之電阻膜若受到熱影響則會進行再結晶。 此時，若為上述組成區域中之電阻膜，則即便進行再 結晶亦保持單相狀態存在。另一方面，於 成為叫—侧，之情形時， 之2相狀態為穩定，於其受到熱影響之情形時，藉由成分 子之再配置而呈現島狀或層狀之組織。材料之機械.f 軋特性等會與該結晶組織有關。 結晶組織不會因印刷基板製造或使用製程中之 Z生^ (保持單相狀態存在）之材料係特性變化較 穩疋之材料。因此，關於Cr_Si比率，就材料之特性雙 8 201241844 化方面而言’最佳為選自上述區 為 73 〜79% 時可有 ^ _ Cr/(Cr+Si)xi00[〇/〇] 了有效抑制電阻膜之熱變動。 又’本發明 < 具備電阻膜之金 阻膜中之成分的禮“T.、 1 白牧理心的疋作為電 “ 〇之成分濃度為2〜咖％。藉由添 以改善⑽阻體巾之彎㈣ 添加胸上之Ni時可確認有改善效果，進而增加至= 二上之情形時未確認有其以上之改善效果。其中，於期望 高電阻值之情形時，錄（Ni)之成分濃度較理想為鳩以 下。 本發明案之具備電阻膜之金屬箔中使用之金屬箔有效 的是使用箔厚為5〜3 5 V m之銅或銅合金箔。 又’於蝕刻電阻膜之情形時’較佳為使用如下之蝕刻 液組成A。中和劑如下述B所示。將飯刻電阻膜之流程示 於圖1。

A :触刻液組成 過猛酸舒 60 g/L

氩氧化納 1 0 g/L 液溫 49°C ( 12〇°F) 處理時間 5〜1 0分鐘 B :中和劑 草酸 25 g/L 液溫 室溫 處理時間 適當 實施例 201241844 繼而說明實施例。再者， 發明垒旦认 u下貫施例之目的在於使本 案易於理解，本發明並不限定於該等實施例。 即，基於本案發明之技術思想之變形、實施態樣、其 他例亦包含於本案發明内。 (實施例1 —實施例6 ) 藉由濺鍍法於18 // m厚之電解銅箔之平滑箔（粗糙度: k=〇.52^m)形成NiCrSi〇電阻層。使用之靶材中之金屬 組成均為Ni/Cr/Si= 4/73/23,於靶材形成時，除 金屬成分以外亦一併添加Cr或si之氧化物（Cr〇或以〇 等），藉此分別製作具有下述表！所示之規定氧濃度之靶 材。再者，此時Cr與Si之組成比均為76/24( at%)。 各自之氧濃度如表1所示，實施例1之氧濃度設為 2〇at%，實施例2之氧濃度設為3〇at%，實施例3之氧濃度 設為35at% ’實施例4之氧濃度設為4〇at%，實施例5之氧 濃度設為50at%，實施例6之氧濃度設為70at%。 根據Cr-Si相圖得知，於cr : Si= 75 : 25附近存在穩 定之CoSi之金屬間化合物（參照圖2之Cr-Si相圖）。於 Cr為79%以上之情形時，Cr3Si與Cr ( Si固溶約6at% )之 二相熱穩定地存在。又，於Cr為74%以下之情形時，Cr3 S i 與Cr5Si3之二相熱穩定地存在。 即便於Cr : Si= 62 : 38附近亦存在穩定之Cr5Si3之金 屬間化合物（圖2之Cr-Si相圖），但Cr5Si3較Cr3Si脆，認 為不適合用作薄膜電阻材料。因此，Cr : Si之組成比較理 想的是設為75 : 25 ( at% )附近。 10 201241844 [表1] 與電阻值 比較 3S[2~ 氧濃度 at% 電阻值 Ω/sq 10 501 20 1048 30 2216 35 3032 實施例4 40 6008 實施例5 50 9976 I實施^列6 70 12096 將乾材中之氧濃度與電阻值之關係示於表1。如表1所 不’於實施例1之氧濃纟2〇at%之情形時，薄片電阻值為 1048 Ω/sq，於實施例2之氧濃度3〇at%之情形時薄片電 阻值為2216 Ω/sq，於實施例3之氧濃度35at%之情形時， 薄片電阻值為3032 Ω/sq，於實施例4之氧濃度4〇“％之情 形時，薄片電阻值為6〇〇8 n/sq ,於實施例5之氧濃度 之情形時，薄片電阻值為9976 n/sq’於實施例6之氧濃度0 7〇at%之情形時，薄片電阻值超過i2kn/sq，獲得穩定之電 阻值。 (比較例1 ) 除改變氧濃度以外，與實施介"相同之製造條件下製 造濺鍵㈣而成膜。如上述纟i所示，於將比較例i之氧 農度。又為l〇at/。之情形時，薄片電阻值為5〇ι ，過低而 不適口又右將氧濃度設為超過70at%之值，則製作靶材 夺之原料大4刀成為氧化物，藉由減鑛形成之膜質亦幾乎 成為玻璃f k硬變脆，因此不適合用作零件内建元件， 201241844 且不適當。 (實施例7-實施例9 ) 由於CrSiO作為薄臈電阻材料較脆，故為改善彎曲特 性而添加Ni。再者’降低氧濃度較不適當，其原因在於降 低氧濃度會導致電阻率變低，故為獲得更高電阻之電阻 膜，必須使電阻厚度變薄，而導致電阻值不均會變大。其 中，Ni之價格昂貴，因此越少越好。 對於上述實施例1之將電阻膜中之氧濃度設為2〇“。/〇之 情形，進而添加表2所示之Ni，製造實施例5〜實施例7 之濺鍵把材’以下述條件使用濺鍍而成試樣，調查耐彎迪 性（反覆彎折後電阻值之上升率）。 濺鍍條件如下所示》 錢鑛裝置.14英寸Metallizer 濺鍍電力：2.8 kW 濺鍍時間：10〜50 sec 濺鍍裝置之腔室内壓力：3〜6χ10·3Τοιτ 彎曲性評價方法如下所示。 A :評價樣品 基板組成：Cr : SiO= 60 : 40 ( at%) B :評價方法 於聚醢亞胺膜（Up ilex )上激鏟各電阻體，測定脊折麟 時電阻值之上升》 使用裝置（製作樣品）：1411寬Metallizer 膜厚：25 y m 12 201241844 膜寬（評價時）：15 mm 弯折角：± 1 3 5。 彎曲半徑：2 mm 將變曲性之5平彳貝結果示於表2。表2所示之具體之評價 方法如下所示。於彎折時使用MIT彎曲試驗機。 評價力法.蠻折20次後之電阻值上升率（）χ 1 〇〇 R :反覆彎折後之電阻值（ohm ) R0 :彎折前之初始電阻值（ohm ) [表2] 反覆彎折後之電阻值上升率

Ni濃度 at% 電阻值（Ω/sq) 上升率 % 初始值 彎折後 比較例2 0 1008 1210 20.0 實施例7 2 990 1088 9.9 實施例8 5 1036 1096 5.8 實施例9 10 997 1076 7.9 比較例3 15 1039 1143 10.0 使用實施例7之添加2at%Ni之濺鍍靶材進行成膜而成 之試樣之初始電阻值為990 Ω/sq，彎折後之電阻值成為1088 Ω/sq，上升率為9.9%，結果良好。 使用實施例8之添加5at%Ni之濺鍍靶材進行成膜而成 之試樣之初始電阻值為1 〇36 Q/Sq，彎折後之電阻值成為 1096 Ω/sq ’上升率為5.8%，結果良好。 使用實施例9之添加1 0at%Ni之濺鍍靶材進行成膜而 成之試樣之初始電阻值為997 Ω/sq，彎折後之電阻值成為 1076 Ω/sq ’上升率為7.9%，結果良好。將該結果示於表2。 13 201241844 (比較例2〜比較例3 ) 如表2之記載，比較例2係未添加Ni之情形，比較例 3係添加15at。/。之Ni’除此以外與實施例7相同之條件製造 濺鍍靶材。對使用該濺鍵靶材，以相同方式成膜之試樣調 查耐彎曲性（反覆彎折後之電阻值之上升率）。 其結果，如表2所示，使用比較例2之未添加川之濺 鐘把材進行成膜而成之試樣初始電阻值為i 〇〇8 n/sq，彎折 後之電阻值成為1210 Ω/sq，上升率為2〇 〇%，電阻值之變 動較大，為不良。 又，使用比較例3之添加l5at%Ni之濺鍍靶材進行成 膜而成之試樣初始電阻值為1〇39 Ω/sq，彎折後之電阻值成 為1143 Ω/sq，上升率為10.0%，電阻值之變動較大，為不 良。由該比較例3得知，Ni過多時，由彎折引起之電阻率 之變動亦變大，故欠佳。 再者，根據試驗結果可確認，靶材中之各成分濃度之 組成比亦大致再現於藉由磁控濺鍍所形成之電阻膜中。如 表2所示，得知添加5%之Ni時可大幅提高彎曲特性，但 即便大量添加超過1 0%之Ni，只能使效果飽和，並非 之方法。 $ [產業上之可利用性] 本發明藉由使用内建有電阻膜層之銅箔，於電路$ 時無需重新單獨地形成電阻元件，只要對形成於鋼箔上之 電阻臈層使用氣化銅等蝕刻溶液而使電阻元件露出即可， 因此無需焊接或大幅減少浮接，具有明顯簡化安裝步驟之 14 201241844 效果。藉由明顯簡化電路設計 建 > 有 生 於銅箔，而具有 步驟，將電阻體内 、令改善高頻區域之信號特性之效果。進而 本發明具有罝供 1有如下電阻膜層之優異效果，即電阻膜且 ，吞 lit ' 又之電阻值與耐熱性，且電阻值不會因反覆彎折而發 較大變動’因此作為印刷電路基板有用。 【圖式簡單說明】 圖1係蝕刻電阻膜之流程。 圖2係Cr-Si之二元相圖。 【主要元件符说說明】 15

Claims (1)

1. 201241844 七、申清專利範圍： 1·一種具備電阻膜之金屬箔，係於由鉻、矽及氧構成之 氧化物系電阻膜添加鎳。 2.如申請專利範圍第1項之具備電阻膜之金屬箔，其 中’電阻獏中之氧濃度為20〜60at〇/〇。 3·如申請專利範圍第1或2項之具備電阻膜之金屬箔， 其中，關於電阻膜中成分的鉻（Cr)及矽（Si)之各濃度 (at〇/〇) :Cr/ ( Cr+ Si) χΐ00[ο/〇]為 73 〜79%。 4.如申請專利範圍第1至3項中任一項之具備電阻膜之 金屬猪’其中’電阻膜中成分的鎳（Ni)成分濃度為2〜 1 Oat% 0 5 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項之具備電阻膜之 金屬箱’該金屬箔為箔厚5〜3 5 // m之銅或銅合金箔。 6. —種具備電阻膜之金屬箔之製造方法，係使用濺錢乾 材於金屬箔上形成電阻膜，該濺鍍靶材含有鉻（Cr )、妙 (Si)、氧（〇)、鎳（川），關於鉻（Cr)及矽（Si)之各濃 度（at%) :Cr/(Cr+Si) χ100[%]為 73 〜79%，且氧（〇) 為 20〜60at%，Ni 為 2〜10at%。 16