(57)【要約】【課題】絶縁材料上に形成された電極間に、抵抗材料からなる抵抗体を形成した抵抗素子において、厚膜の抵抗材料の抵抗値精度を向上することができ、抵抗値の変化が少ない抵抗素子、その製造方法及びその抵抗素子を内蔵するプリント配線板を提供する事にある。【解決手段】前記電極は、第一電極と、その第一電極と電気的に接続された第二電極との１対の電極より形成され、前記第二電極の厚みは第一電極の厚みより薄く形成され、第二電極と他の第二電極は、各々の第一電極から引き出す際の方向が同じ方向であって、前記第二電極と他の第二電極との間に、抵抗材料を形成配置した構造の抵抗素子およびその抵抗素子を内蔵するプリント配線板。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料上に形成された電極間に、抵抗材料からなる抵抗体を形成した抵抗素子において、前記電極は、第一電極と、その第一電極と電気的に接続された第二電極との１対の電極より形成され、前記第二電極の厚みを第一電極の厚みより薄く形成し、前記第二電極と他の第二電極との間に、抵抗材料を形成配置した構造を特徴とする抵抗素子。
【請求項２】
前記第二電極と他の第二電極は、各々の第一電極から引き出す際の方向が同じ方向であることを特徴とする請求項１記載の抵抗素子。
【請求項３】
配線層の一部の電極間に抵抗材料からなる抵抗素子を形成配置したプリント配線板において、前記電極間に、請求項１、又は２記載の抵抗素子を形成配置したことを特徴とする抵抗素子を内蔵したプリント配線板。
【請求項４】
絶縁材料上に形成された電極間に、抵抗材料からなる抵抗体を形成した抵抗素子の製造方法において、請求項１、又は２記載の抵抗素子の製造方法であって、
絶縁材料上の表面に第一電極を形成する工程と、
第一電極と電気的に接続され、且つ第一電極から引き出す際の方向が同じ方向である第二電極を形成する工程と、
前記第二電極間に、スクリーン印刷法により、スキージを低い段差の第二電極側より高い段差の第一電極方向へスキージを走査し、抵抗材料からなる抵抗体を印刷し、抵抗素子を形成する工程と、
を少なくとも有することを特徴とする抵抗素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受動部品として機能する厚膜抵抗体の抵抗素子およびその製造方法及びその抵抗素子を内部に作り込んだ抵抗素子を内蔵したプリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高速化、高性能化、小型化および軽量化の要求を満たすため、電子機器に用いられている基板に受動部品を作り込み高密度化する技術が広く展開されようとしている。その中でも、抵抗素子は抵抗値の精度を確保しつつ、小型化する必要があり、重要である。
【０００３】
プリント配線板上に抵抗素子を作り込む方法としては、銅等の電極間に抵抗材料、例えば、抵抗ペーストをスクリーン印刷により形成し、抵抗値を補正するためにトリミングを行う抵抗素子の製造方法が知られている（特許文献１参照）。また、電極と抵抗素子の界面間の接触抵抗の増加に伴う抵抗値の変動を抑えるために銀ペーストを挟んだり、電極上に金めっきを施し、抵抗素子との界面間の接触抵抗の増加に伴う抵抗値の変動を抑える方法等が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
しかしながら、これらの従来の抵抗素子構造は図４に示すような構造であるため、第一電極２２の表面に第二電極２３を形成した電極間に、抵抗材料２４をスクリーン印刷により形成する方法では、前記第一電極２２の厚み（例えば、銅の場合は通常３５μｍ）分の段差のため、図４のＡ方向からスキージ２７を走査させた場合、図５（ａ）に示すように、第一電極２２及び第二電極２３の段差があるため、印刷時に、スキージ２７及びスクリーン版２５が電極内接の段差部での急激な高さ変化に追随できず、抵抗材料２４がスクリーン上から、絶縁材料面へ均一に転移できないので、抵抗材料２４の厚みが一定とならず、カスレ又はにじみによる製品不良を起こしやすく、さらに設計寸法通りの抵抗材料のパターンを形成することが困難であり抵抗値の精度が悪くなる問題がある。この問題は特に厚みのある第一電極２２から薄い第二電極２３へ走査する場合（図中のイの近傍参照）のほうが、薄い第二電極２３から第一電極２２へ抜けていく場合（図中のロの近傍参照）に比べて起こりやすい。図４のＢ方向からスキージ２７を走査させた場合も、図５（ｂ）に示すように、第一電極及び第二電極の段差があるため、印刷時、スキージ２７及びスクリーン版２５と印刷面である絶縁材料との距離が遠いため、抵抗材料２４がスクリーン上から、絶縁材料面へ均一に転移できないので、抵抗材料２４のカスレ又はニジミによる製品不良を起こしやすく、さらに設計寸法どおりの抵抗材料のパターンを形成することが困難であり抵抗値の精度が悪くなる問題がある点は同じである。
【０００５】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開平１１−３４０６３５号公報
【特許文献２】特開２００２−２８０６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、厚膜の抵抗材料の抵抗値精度を向上することができ、抵抗値の変化が少ない抵抗素子、及びその製造方法及びその抵抗素子を内蔵するプリント配線板を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、絶縁材料上に形成された電極間に、抵抗材料からなる抵抗体を形成した抵抗素子において、前記電極は、第一電極と、その第一電極と電気的に接続された第二電極との１対の電極より形成され、前記第二電極の厚みを第一電極の厚みより薄く形成し、前記第二電極と他の第二電極との間に、抵抗材料を形成配置した構造を特徴とする抵抗素子である。
【０００８】
本発明の請求項２に係る発明は、前記第二電極と他の第二電極は、各々の第一電極から引き出す際の方向が同じ方向であることを特徴とする請求項１記載の抵抗素子である。
【０００９】
請求項１、２に係る本発明によれば、高膜厚の第一電極から、導電材料からなる低膜厚の第二電極を引き出して形成するために、第二電極は、薄い膜厚となることにより、第二電極間に抵抗材料を形成すれば、段差を軽減でき、抵抗材料のカスレ、にじみ等が防止でき、その形状が高精度に制御されているため設計値通りの抵抗値を有する抵抗素子が得られる。
【００１０】
本発明の請求項３に係る発明は、配線層の一部の電極間に抵抗材料からなる抵抗素子を形成配置したプリント配線板において、前記電極間に、請求項１、又は２記載の抵抗素子を形成配置したことを特徴とする抵抗素子を内蔵したプリント配線板である。
【００１１】
本発明の請求項４に係る発明は、絶縁材料上に形成された電極間に、抵抗材料からなる抵抗体を形成した抵抗素子の製造方法において、請求項１、又は２記載の抵抗素子の製造方法であって、絶縁材料上の表面に第一電極を形成する工程と、第一電極と電気的に接続され、且つ第一電極から引き出す際の方向が同じ方向である第二電極を形成する工程と、前記第二電極間に、スクリーン印刷法により、スキージを低い段差の第二電極側より高い段差の第一電極方向へスキージを走査し、抵抗材料からなる抵抗体を印刷し、抵抗素子を形成する工程と、を少なくとも有することを特徴とする抵抗素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
上述したように、本発明の抵抗素子は、第一電極より厚みが薄い第二電極を第一電極と電気的に接続するように引き出したことにより、前記第二電極に対して抵抗材料をスクリーン印刷により抵抗材料の形成工程を行う時、電極厚み分の段差が低減され、スキージを走査させた場合、抵抗材料のカスレ又はにじみが発生せず、さらに設計寸法通りの抵抗材料のパターンを形成することにより寸法精度に優れた、又は抵抗値精度を向上する、又は抵抗値の変化が少ない抵抗素子を形成し、該抵抗素子を内蔵したプリント配線板の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態につき説明する。図１は、本発明の抵抗素子の一実施例を示す模式図で、ａは、平面図で、ｂは、ａ―ａ、及びｂ−ｂの側断面図である。本発明の抵抗素子１６は、図１に示すように絶縁材料１１上に第一電極１２と、第二電極１３と、抵抗材料１４が順次形成された構造となっている。なお、電極１０は、第一電極１２と第二電極１３の１対とした。
【００１４】
図１ａでは、絶縁材料１１上に形成した第一電極１２から導電材料からなる第二電極１３を引き出して形成する。第二電極１３の導電材料は、例えば、無電解メッキ、スパッタ、真空蒸着等の方法により金、銀、銅等の薄膜層を形成する。該薄膜層厚は、０．５μｍから２０μｍ、好ましくは１μｍから３μｍである。一方では、第一電極は、通常３５μｍの厚さを持つている。
【００１５】
また、第一電極１２と電気的に接続された第二電極１３は、同一側に形成されている。つまり、第一電極から第二電極引き出す際の方向が同じということである。図右側には、第一電極１２が形成されている。第一電極１２上に、第二電極１３が形成され、第一電極１２は厚い膜厚であり、第二電極１３は薄い膜厚により形成されている。本発明では、第二電極１３間に抵抗材料１４が形成された平面構造である。そのため、第二電極１３間は低い段差となり、スクリーン印刷において、スキージを第二電極側より第一電極側へ走査させることにより、第一電極の段差の影響受けることなく印刷する事が可能となり、抵抗材料のカスレ、ニジミ等を防止でき寸法（縦、横、厚み）が高精度に制御されているため設計値通りの抵抗値を有する厚膜抵抗の抵抗材料１４が得られる。
【００１６】
次に、第二電極間に抵抗材料のパターンを形成する際、弊害となる段差を軽減できるスクリーン印刷について説明する。図１ｂは、ａ−ａの断面図およびｂ―ｂの断面である。例えば、ａ−ａの断面図では、抵抗材料１４を形成する第二電極間の近傍領域内では、低い段差の第二電極のみが形成配置され、低い段差の第二電極１３間の上に、抵抗材料１４が形成されている。この場合、Ａ方向に（図下側より上側へ）スキージ１７を走査することもできるが、Ｂ方向に（図左側より右側へ）スキージ１７を走査することが好ましい。例えば、ｂ―ｂの断面では、抵抗材料１４を形成する第二電極間の近傍領域内では、低い段差の第二電極と、高い段差の第一電極が形成配置され、低い段差の第二電極１３間の上に、Ｂ方向に（図左側より右側へ）スキージ１７を走査することが好ましい。すなわち、スキージの走査方向をＢ方向の一方向にすることにより、膜厚の段差の不具合が解消できる。つまり、前記第二電極上に抵抗素子を形成するため、抵抗材料、例えば、抵抗材料をスクリーン印刷により形成する際、第一電極１２よりも低い段差となり、抵抗材料のカスレ、にじみ等が防止でき寸法（縦、横、厚み）が高精度に制御されているため設計値通りの抵抗値を有する厚膜抵抗を得られる。
【００１７】
次に、前述した第二電極を第一電極から引き出す際の方向が同一方向にすることにより、弊害となる段差を軽減できるスクリーン印刷について説明する。図２に示すように、抵抗材料１４を形成する第二電極間の近傍領域内に、高い段差の第一電極１２と、低い段差の第二電極１３が形成配置された場合、スクリーン印刷において、スキージを第二電極側の方向から第一電極側へ、走査することにより、第一電極１２の段差の影響を受けることなく印刷する事が可能となる。すなわち、抵抗材料のカスレ、ニジミ等を防止でき寸法（縦、横、厚み）が高精度に制御されているため設計値通りの抵抗値を有する厚膜抵抗の抵抗材料１４が得られる。抵抗材料のカスレのない印刷をより確実とするために、低い段差の第二電極１３側より高い段差の第一電極１２へスキージ１７を走査することが好ましい。図２では、スキージ１７が、Ｂ方向に（図左側より右側へ）走査され、第二電極の段差部での緩やかな高さ変化に追随でき、抵抗材料１４がスクリーン上から、絶縁材料面へ転移され、形状等の印刷が正常となる。
【００１８】
図３（ａ）〜（ｇ）は、本発明の抵抗素子の製造方法を説明する側断面図である。なお、参考図は平面図であり、参考図（ａ）は、図３（ａ）の平面図であり、０−０面の側断面図が図３（ａ）〜（ｇ）である。
【００１９】
最初の工程では、絶縁材料１１上の表面に第一電極１２を形成する（図３ａ参照）。次いで、全面に無電解メッキ法により薄膜導電層３を形成する（図３ｂ参照）。次の工程では、全面にレジスト層８を形成後、フォトプロセス法により所定の形状のレジストパターン８ａを形成する（図３ｃ、ｄ参照）。次いで、前記レジストパターン８ａをマスクとしてエッチングする（図３ｅ参照）。次の工程では、前記レジストパターン８ａを剥膜し、第一電極１２と電気的に接続された第二電極１３を形成する（図３ｆ参照）。最後の工程では、前記第二電極１３間にスクリーン印刷法により、スキージの走査方向を第二電極から第一電極の方向（Ｂ）として印刷し、抵抗材料１４からなる抵抗素子を形成する（図３
ｇ参照）。少なくとも上述の工程により本発明の抵抗素子１６が完成する。
【００２０】
以下の本発明の実施例を詳細に説明する。なお、図３を参照に説明する
【実施例１】
【００２１】
まず、エポキシ基板１１上に銅からなる配線及び抵抗素子の第一電極１２が形成されたプリント基板用の内層基板１を準備する。次にこのエポキシ基板を過マンガン酸濃度５０ｇ／ｌ、水酸化ナトリウム濃度２０ｇ／ｌになるように調整した８０℃の水溶液に１５分間浸漬した（図３ａ参照）。
【００２２】
次に基板を水洗したのち、硫酸ヒドロキシルアミン濃度２０ｇ／ｌ、硫酸５０ｇ／ｌになるように調整した４５℃の水溶液に５分間浸漬し、中和還元処理を施した。
【００２３】
次に、基板をプリディップネオガントＢ（アトテック株式会社製、商品名）が２０ｍｌ／ｌ、硫酸濃度１ｍｌ／ｌになるように調整したプリディップ溶液に２５℃、１分間浸漬した後、アクチベーターネオガント８３４コンク（アトテック株式会社製、商品名）３０ｍｌ／ｌ、ホウ酸濃度５ｇ／ｌ、水酸化ナトリウムによりＰＨ＝１１．０になるように調整した４０℃のＰｄ触媒溶液に５分間浸漬した。
【００２４】
次に、基板を水洗した後、リデューサーネオガントＷＡ（アトテック株式会社製、商品名）５ｍｌ／ｌ、ホウ酸濃度２５ｇ／ｌになるように調整した溶液に３０℃で５分間浸漬し、メッキ触媒を還元した。
【００２５】
こうして得られた基板を金属銅濃度として２．５ｇ／ｌ、ＥＤＴＡを２０ｇ／ｌ、ホルマリン濃度２．５ｇ／ｌを基本組成とし、水酸化ナトリウムにてｐＨを１２．５に調整した無電解銅メッキ液ＫＣ−５００（ジャパンエナジー株式会社製、商品名）からなる無電解銅メッキ液を空気攪拌しながら温度７２℃にて３０分間浸漬して無電解銅メッキ処理して１μｍの厚みを有する銅薄膜層３を形成した（図３ｂ参照）。
【００２６】
次にこの基板を水洗、乾燥した後、ドライフィルムレジストＲＹ３２１５（日立化成株式会社製、商品名）を熱圧着して貼り付け、さらにこのドライフィルム８上に配線形成用パターンに対応するクロムマスクを密着させ露光した後、現像してレジストパターン８ａを得た（図３ｃ、ｄ参照）。
【００２７】
次にレジストパターンをマスクとして選択的に塩化第二鉄液、比重１．４５、液温６０℃、液圧２ｋｇ／ｃｍ2にてエッチングを施した後、レジストパターンを剥離液にて剥離除去し、第一電極と電気的に接続する第二電極１３を形成した（図３ｅ、ｆ参照）。
【００２８】
次にカーボン含有フェノール樹脂（商品名：ＯＯＴＵ−５００−８：アサヒ科学研究所（株）製）を線径３０μｍ、２００本／インチのステンレスメッシュ、乳剤厚み＝１５μｍ：９５０ｍｍ角のスクリーン版と東海精機製造のスクリーン印刷機（ＳＳＡ−ＰＣ６０５ＩＰ）を用いてスキージ硬度８０をスキージ角度７０度、印圧３０ｋｇｆ、印刷速度０．０５ｍ／ｓ、スクリーン版とステージのギャップ２ｍｍ、スキージとステージのクリアランス−２ｍｍにてスキージをＢ方向に走査してスクリーン印刷を行い、第二電極と電気的に接続するように抵抗体１４を印刷し、抵抗素子１６を形成した（図３ｇ参照）。
【００２９】
次にＩＲオーブンにて８０℃、１０分の乾燥を実施した後、さらに窒素雰囲気中でイナートオーブン（ＩＰＨＨ−２０１：ＥＳＰＥＣ製）にて加熱処理を施し一般的に実施されている絶縁層積層工程、ビアホール加工、めっき加工、配線加工を施し、抵抗素子を内蔵したプリント配線板１００を得た。
【００３０】
このようにして作成した抵抗素子は、抵抗体のカスレやニジミがなく、また一定の厚み（４０μｍ）で印刷した。同様の方法で作成した抵抗素子（抽出した１００個）についてその抵抗値を測定した結果、３σ＝±１０％であり、精度のよいものであった。
【実施例２】
【００３１】
実施例２は、本発明との比較例として実施した。実施例２は、前記の実施例１において、図３（ｇ）のスキージをＣ方向に走査し、それ以外は実施例１と同様にして、抵抗素子を作成した。このようにして作成した抵抗素子は、抵抗体の厚みが均一でなく、特に第一電極がカスレてしまっていた。同様の方法で作成した抵抗素子（抽出した１００個）についてその抵抗値を測定した結果、３σ＝±３０％であった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の本発明の抵抗素子の一例を示す構成図であり、ａは平面図で、ｂは、ａ−ａ、及びｂ−ｂ断面図である。
【図２】本発明の抵抗素子をＢ方向よりスクリーン印刷する工程の一部分を表す断面図である。
【図３】本発明の抵抗素子の製造方法を説明する工程図である。
【図４】従来の抵抗素子の一例を示す構成図であり、ａは、平面図で、ｂは、ａ−ａ断面図である。
【図５】図４に示した従来の抵抗素子をスクリーン印刷する工程の一部を表す断面図で、（ａ）は、Ａ方向より印刷で、（ｂ）は、Ｂ方向よりの印刷である。
【符号の説明】
【００３３】
１…（プリント基板用の）内層基板
３…（無電解銅メッキ処理）銅薄膜層
８…レジスト
８ａ…レジストパターン
１０…電極
１１、２１…エポキシ基板、絶縁材料
１２，２２…第一電極（銅電極）
１３，２３…第二電極
１４，２４…抵抗材料、抵抗体
１５，２５…スクリーン版
１６，２６…抵抗素子
１７，２７…スキージ
１００…プリント配線板
１８…導電材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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