TW496108B - Printed circuit board with integral low and high value resistors and method of its manufacture - Google Patents

Description

496108 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π A7 B7 五、發明說明（1 ) 本發明係在DARPA所裁定第F33615-96_2_1838號協議書之 下受政府支持。政府對於本發明有特定權利。 發明背景 本發明大致有關印刷電路板及其製造方法。更特別的是 ’本發明有關具有低及高値整合式電阻器之印刷電路板及 此等板之製造方法。 印刷電路板上通常需要每平方具有數百歐姆或以下電阻 之低値電阻器以及每平方具有1仟歐姆以上之高値電阻器二 者於$用以製造此等板之印刷與蚀刻處理期間結合高與 低値電阻器二者最佳。 〃 已藉由將聚合物厚膜墨水網版印刷在一個電路板上，在 電路板上形成高及低値電阻器。通常，此等區直接結束於 銅軌跡上。單一厚膜電阻器墨水無法用於覆蓋一般電路中 10歐姆至200仟歐姆範圍之電阻器。使用多種墨水需要多次 印刷與固化步驟。網版印刷亦爲相當粗糙之方法，而且 以將電阻器墨水印刷在厚（18_36微米）之銅終端，並❹ =!:刀！阻。某些實例中，雖然使用具有精確電：： 片屯阻奋較貝，但是使用彼爲佳。 =P物厚膜電阻g(另_缺點係在溫度與濕度應 ，3阻容易提高，此可能係聚合物-銅終端界面腐钱所： 广上塗覆一種較抗氧化金屬(諸 成本。 很明顯地，此舉增加處理步驟與術 或者Τ使用-種較薄銅層減少電阻提高，但是此兴與 297公釐） 裝--------1Τ---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -4- ^濟部智慧財產局員工消赀合作社印製 496108 A7 ------—-_____ 五、發明說明（2 ) 相對較厚銅之需求衝突，在整個電路其餘部分形成低電阻 導體軌跡。聚合物厚膜電阻器亦顯示出於高頻時阻抗降低 ，使其不適用於電路板尺]^部分中所使用之低値電阻器。 可以習用方法，將—種導體與電阻金屬合金雙積層板_電 阻金屬合金層）向下覆蓋於適#介電基板上，形成具有印: 電路板之無線電頻率部分所需之精確電阻的低値電阻器。 印刷該上導體層，電阻器位於該板上之經界定區以外，蝕 刻掉孩導體。然後蝕刻位於該經蝕刻金屬區下方之電阻金 屬合金層本身。然後印刷並第二次蝕刻該界定區中電阻金 屬合金上之導體，以界定電阻器長度並形成電阻器終端。 雖然此万法可以獲得相對精確電阻器値，但是其受限於製 造數百歐姆或以下電阻之電阻器。 、 由上ϋ可以看出製造具有整合式電阻器印刷電路板用 之兩種最廣泛進行技術均無法完全滿足：金屬合金電阻卷 受限於電阻範圍，而聚合物厚膜電阻器缺乏精確度與安定 性二者。因此，需要_種製造包括高及低値電阻器印刷兩 路板^經濟方法。更特別的是，需要使用現有製造設備在 V刷板上製造具有可預測且安^電阻之低及高値電阻 根據本發明’提出—種方法在—印刷電路板 高及低値電阻器。 N于々成 本發明方法最好在—介雷其 ^ .Π ^ ΛΑ - 土板上復I預义厚度與圖型之 H該低電阻材料之薄片小於每平方約 ^ΤΓϋ 用侧爾(CNS)A^mTmT^ 公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂---------線爲 -5- 496108 A7 五、發明說明（3 、、一I姆。涊圖型界定該低値電阻器之電長度與寬，以及 咸同値電阻器之終端電極塾對。將高電阻材料之第 覆端墊對各元件之相對末端之間 ，並與其上表面接^ 圖ί化高電阻材料之固定長度、寬度與厚度決定該 a %阻紅値。於低平電阻器末端以及高値電阻器 心尾端提供導電金屬終端以完成該電阻器。可以—種I 材料塗覆該電阻器與基板。此層隔絕該電阻器與環境: 且可以作爲構成額外電路層之基底。 圖式簡述 圖1係本發明_個介電基板上低値電阻器與高値電阻器 俯視圖。 w 圖2係沿著圖1 A-Λ之剖面圖。 圖圖J係本發明内嵌於一介電層中之低俊與高値電阻器剖 詳述 mt4考:二其顯示介電基板6上之低値電阻器2與高値電 基板6可爲任何適用之材料，諸如—種印刷 :之人二種撓性電路、一種陶毙或矽基板、其他多層電 :::或熟知本技藝者習知之其他此種適用基板。 h其：圖2，已將-種低電阻材科之第-圖案化區8覆 :m將額外圖案化區1〇與12覆蓋於基板6上，分 料勺括二$經弟—終场電極替14與16。較佳低電阻係數材 二，諸如贈或咖，或是每平方具有自約 姆〈適當電阻，而且可以習用印刷電路板製造方 電 而 之 面 訂 關家鮮（CNS)A4 規格（210 X 297公爱） -6 _ 496108 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 2覆〈金屬的任何其他合金。此等方法包括化學敷嫂與 浸潰塗覆技術或是形成一種可蝕刻低電阻係數材料層圖型 。適用炙可蝕刻鎳合金係介電Nip-Cu三積層板材料之 層，其係由 Ohmega Technologies所售之 Ohmegaply™。該低 電阻係數經圖案化材料之厚度在約〇〇2至1〇微米範圍内 佳。 塗覆每平方具有至少一仟歐姆電阻之材料經圖案化區18 ，形成高値電阻器4，該電阻在每平方一至1〇〇仟歐姆範圍 内爲佳。區18延伸至基板6上之電極墊1〇與12之間，並分 別位於電極墊1〇與12之表面20與22上。電阻器4之電阻係 由區18之長度、厚度與寬度以及電極墊1〇與12之間距所決 足0 杈佳南電阻係數材料係一種聚合物厚膜，其係沉積並固 化一種聚合物厚膜電阻墨水所形成。可以網版印刷、模繪 或是可以將受控制數量墨水沉積在基板6以及電極墊丨〇與 12上之任何其他技術塗覆該電阻墨水。適用之墨水組成物 係包含特定分散於聚合基質中之導電填料的聚合物厚膜墨 水。本技藝中習知之較佳組合物包含碳顆粒作爲分散於可 熱固化酚樹脂中之填料。該高電阻係數材料的厚度通常自 約十至約二十微米。 參考圖3，可將以一種介電材料（諸如環氧或其他適用樹 脂）在该裝配物上塗覆一塗層3 2，可包埋電阻器2與4。 爲冗成低値電阻器2，在經圖案化區8之相反端提供銅或 其他適用金屬之第一與第二導電終端24與26。爲完成高低 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------^^裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 496108 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 介 之 器 五、發明說明（5 値電阻器4，提供導電終端28與3〇。 忒目標方法與產物有許多優。 膜聚合物電阻器以及下層電金屬终端與厚 鋼厚膜聚合物黏合更安定。事實上'广的黏合比習用 時::;種理想電極，其極薄而且由抗腐造二 14盘以•·从Λ ^馬屯阻态體18在薄電極墊 可：而 而不是一厚導電金屬終端，該電阻器値更 :靠而且可以重現性地測定。使電極塾"與“稍大於電： ^以提供某些放㈣之邊亦爲佳。在仟歐姆或以上値之電 阻备，抻以忽視墊14與16所提供之額外電阻。 因爲使用相同低電阻合金材料形成低値電阻器2與高 MM之終端整Μ與Μ之故，不需要在同-電路板上㈣ 低與高値電阻器之額外處理步驟。此舉實質上降低成本並 且減少印刷電路板之可能厚度。此外，可以區分低値電阻 洛！7 ϋ區大小且調整高值厚膜聚合物電阻器之長度與寬度 ’簡單地結合全部數値範圍之電阻器。此等特性有助於該 板設計者在同一板上裝配所需電路組件。此外，因爲多層 板上含有電阻器層之整層厚度相對較薄，可以一細塗覆 電包嘉塗層或_塗層32作爲在_電路板上構錢外層 基質。 根據最佳具體實例，可以如下製造一種包括低値電阻 與南値電阻器整合式形成之印刷電路板。 提出一片 Ohmega Technologies $斤售 i〇hmegaplyTM 板。其 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） *裝--------訂---------線# (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 496108 A7 五、發明說明（6 ) 包括J %基板、一層鍍有包含最高達30 %磷而且電阻最 高爲500歐姆/平方之鎳_磷層，以及一導電銅覆蓋層。 印=並ϋ刻琢銅層，以界定該低値電阻器之長度與寬度 該同値屯阻器之終端電極塾，及二者之終端。然後蚀刻 該露出之NiP層。另外㈣剩餘之銅層以決定該低値電阻器 心値。同時’自各個電極墊之上表面部分蝕刻銅，以調整 其間高値電阻器體之放置。 在A、、、端墊表面之間網版印刷適用之厚膜聚合物墨水， 使之與該表面接觸，並固化之以形成該高値電阻器。 另外以一種介電保護層（諸如環氧）塗覆該板並固化之最 佳。 雖然已經以較佳具體實例方式描述本發明，但是熟知本 2藝者會極容易接受其他形式。例如，可以使用具有適當 见〖生貝之其他合金與材料，或是使用不同方法將材料塗覆 飞、4路板 < 受控制區。因此，本發明範圍僅受限於下列 申請專利範圍。 -----------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. AS B8 C8

   六、申請專利範圍 . 種包括低値電阻器（2 )與高値電阻器（4 )之印刷電路板 的製造方法’在該板上整合式形成該低與高値電阻器， 該方法包括下列步驟·· 提供一介電基板（6); 將預定圖型之低電阻第一材料之第一層塗覆在該基板 上’界定該低値電阻器（2 );及 第一與第二終端電極墊（1 4，1 6 )的間隔關係用以在其 間塗覆高電阻係數材料（丨8 ); 將高電阻係數材料（1 8)之第二層塗覆於第一與第二終 弘極塾（1 4 ’ 1 6 )之間，並使之接觸，形成該高値電阻 器；以及 對該低與高値電阻器提供導電金屬終端。 2 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中該低電阻材料係 一種鎳合金。 J .根據申請專利範圍第1項之方法，其中該高電阻係數材 料係一種厚膜聚合物墨水。 4. 一種包括低値電阻器與高値電阻器之印刷電路板的製造 方法’在該板上整合式形成該低與高値電卩旦器，該方法 包括下列步驟： 將一積層板覆蓋於一介電基板上，該積層板包括低電 阻材料之第一層與導電終端金屬之第二層，該第一層與 孩基板相鄰， 去除第一與第二積層板層之預定區，如此 形成具有導電金屬終端之低値電阻器，炎 -10- 本紙張< 复適用中0國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 褒---- 訂---------琴 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

   申請專利範圍 6 形成該低電阻材料之第一與第二故^十 關係係用以在其間塗覆高電阻係數；：隔 之尾端形成導電金屬末端；及 、忑、區 將一層高電阻材料塗覆於第一與 估、技紙 W舉二終端區之間，並 使又接觸，形成該高値電阻器。 根據申請專利範園第4項之方法，兮 括-電鍵鎳.蹲合金。 -中^-知層板包 :艮據申請，，範圍第4項之方法，其中該低電阻係數材 料之薄片爲母平方1至5〇〇於姐，而、、、 ^ ^ 乃主5ϋ〇臥姆，而孩鬲電阻係數材料之 薄片爲每平方1至100仟歐姆。 根據申請專利範園第4項之方法，其中印刷並蚀刻該第 二積層板。 種包括低値電阻器與鬲値電阻器之印刷電路板的製造 万法，在該板上整合式形成該低與高値電阻器，該方法 包括下列步驟： 將低電阻材料之第一層塗覆在該基板上 將 種可蚀刻導電金屬之第二層塗覆在該第一層上 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 蚀刻該導電金屬以界定該低値電阻器之長度與寬及其 終端；並界定第一與第二終端電極墊對與該高値電阻器 之終端； 以該蚀刻作用去除露出之低値電阻器； 触刻剩餘之導電金屬，如此形成該低値電阻器，並形 成第一與第二終端電極墊，其間距關係係用以在其上與 其間塗覆高電阻係數層；及一 -11 本紙尺度適用中國國家標準（Ci\s)A4規格（21〇 χ 297公釐） ,· 496108 8888 ABCD t、申請專利範圍 在第一與第二終端電極墊之間塗覆高電阻係數材料， 並使之接觸以形成該高値電阻器。 9. 一種印刷電路板，包括： 一個介電基板； 該基板上已經分大小之低電阻係數材料之第一圖案化 區，以形成低値電阻器體； 兩個分離之低電阻係數材料之額外經圖案化區，以形 成高値電阻器之終端電極墊，該墊具有上黏合表面： 一個高電阻係數材料之經圖案化區，其包括一個高値 電阻器體，放置該高電阻係數材料使之旋轉，並與該終 端電極塾上黏合表面一部分重疊； 使導電終端位於形成低値電阻器之低電阻係數材料第 一經圖案化區的相反端；及 使導電終端位於形成一高値電阻器之低電阻係數終端 電極墊的上黏合表面。 1 0 .根據申請專利範圍第9項之印刷電路板’其中該南電阻 係數材料係一厚膜聚合物墨水。 1 1 .根據申請專利範圍第9項之印刷電路板，其中該低電阻 係數材料係一鎳-磷合金。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -12· 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）