(57)【要約】      （修正有）【課題】抵抗ペーストにより形成した抵抗素子を内蔵した状態で、±１％以下の精度で安価に歩留まり良く製造する方法を提供する。【解決手段】抵抗素子を内蔵するプリント配線板の製造方法において、絶縁ベース材の一方の面に第一の金属箔を、他方の面に第二の金属箔を有する両面銅張板を用意し、前記金属箔の一方に一対の電極を設け、前記電極間に抵抗ペーストを印刷して抵抗体を形成し、一層の配線層を有する回路基材を用意し、前記抵抗ペーストを形成した層と前記回路基材とを向かい合わせて積層し、前記第一の金属箔および前記第二の金属箔にそれぞれ開口を形成し、前記開口を利用してレーザ照射を行うことにより、前記絶縁ベース材と共に前記抵抗ペーストを部分除去して抵抗値を調整することを特徴とする。また、前記第二の金属箔にエッチング用のコンフォーマルマスクを形成して前記絶縁ベース材に開口を形成し、レーザ照射を行うようにしてもよい。【選択図】図１Ａ
2008305988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗素子を内蔵するプリント配線板の製造方法において、
絶縁ベース材の一方の面に第一の金属箔を、他方の面に第二の金属箔を有する両面銅張板を用意し、
前記金属箔の一方に少なくとも一対の電極を設け、
前記電極間に抵抗ペーストを印刷して抵抗体を形成し、
少なくとも一層の配線層を有する回路基材を用意し、
前記抵抗ペーストを形成した層と前記回路基材とを向かい合わせて前記両面銅張板と前記回路基材とを積層し、
前記第一の金属箔および前記第二の金属箔にそれぞれ開口を形成し、
前記開口を利用してレーザ照射を行うことにより、前記絶縁ベース材と共に前記抵抗ペーストを部分除去して抵抗値を調整する
ことを特徴とする抵抗素子を内蔵するプリント配線板の製造方法。
【請求項２】
抵抗素子を内蔵するプリント配線板の製造方法において、
絶縁ベース材の一方の面に第一の金属箔を、他方の面に第二の金属箔を有する両面銅張板を用意し、
前記第一の金属箔に第一および第二の電極を設け、
前記第一、第二の電極間に印刷法により抵抗ペーストを形成し、
少なくとも一層の配線層を有する回路基材を用意し、
前記抵抗ペーストを形成した層と前記回路基材とを向かい合わせて前記両面銅張板と前記回路基材とを積層し、
前記第二の金属箔にエッチング用のコンフォーマルマスクを形成し、
エッチングにより前記絶縁ベース材に開口を形成し、
前記開口を利用してレーザ照射を行うことにより、前記抵抗ペーストを部分除去して抵抗値を調整する
ことを特徴とする抵抗素子を内蔵するプリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプリント配線板の構造及びその製造方法に関し、特に抵抗素子を内蔵するプリント配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高機能化に伴い、部品の実装密度が著しく高くなっている。このために、従来のように、抵抗やキャパシタのような受動部品をチップ部品の形態で回路基板表面にはんだ付け実装するのではなく、基板の内面に受動部品を形成し、実装密度を向上させた部品内蔵基板の検討が行われている。
【０００３】
受動部品の内、抵抗体を基板の内面に形成する手法は、従来からセラミック多層基板により実用化されているが、抵抗体をスクリーン印刷により形成するため、抵抗値のばらつきが大きく、抵抗体の焼成後に、レーザ或いはサンドブラストによるトリミングを行って所望の抵抗値としなければならない。
【０００４】
また焼成温度が500℃以上と高く、有機の回路基板には適用できなかった。有機回路基板への試みとして、抵抗体の薄膜を全面に形成し、エッチングにより所望の抵抗体を得る方法や低温焼成の抵抗体ペーストをスクリーン印刷により形成し、所望の抵抗体を得る方法が検討されている。
【０００５】
これらの基板の内面に形成される抵抗体は、要求される幅広い抵抗値に適用でき、且つ抵抗値のばらつきが少ない、すなわち抵抗体のパターン精度が高く、抵抗体の膜厚が均一なことが要求される。
【０００６】
これに対し、上述の薄膜法は抵抗体パターン精度を高くできるが、薄膜であるために得られる抵抗値の幅が狭い。一方、抵抗体ペースト法は、得られる抵抗値の幅は広いが、スクリーンで印刷により形成する抵抗パターンの精度や膜厚の均一性に劣っている。このため、抵抗体ペースト法においても、抵抗値の精度を向上させるためには、レーザ等のトリミングを行う必要がある。
【０００７】
しかし、抵抗体ペースト法により形成した抵抗体は、基板内面への内蔵のために積層を行うと、抵抗値が変動してしまうことが分かっている。抵抗値の変動量は、積層条件や、積層接着剤の種類、及び抵抗ペーストの膜厚やサイズ等で異なることから、予め積層による抵抗値の変動量を予測してトリミングを行い、積層後に所望の抵抗値を得ることは困難である。
【０００８】
特許文献１（P5［００２０］）に記載の抵抗素子内蔵基板は、抵抗ペーストと電極との間にニッケル系合金薄膜を形成することで、高温高湿下における抵抗値の変動を防止しているが、積層による抵抗値の変動を抑えることができていない。
【０００９】
特許文献２（P3［０００６］）に記載の抵抗素子内蔵基板は、抵抗ペーストと電極との間に置換型無電解銀めっき膜を形成することで、高温高湿下における抵抗値の変動を防止しているが、積層による抵抗値の変動を抑えることができていない。
【００１０】
また、特許文献３（P3［００１２］〜P4［００１３］）に記載されている抵抗素子内蔵基板は、抵抗値調整のトリミング方法を工夫している。抵抗値を低くも高くも調整できるが、抵抗値を測定するまで調整方法を決定することができず、工程が煩雑となる。また抵抗値の調整後、積層工程による抵抗値の変動に対しては考慮されていない。
【００１１】
また、特許文献４（P2［００１１］）に記載されている抵抗素子内蔵基板は、貫通孔に抵抗ペーストを充填していることから、基板自体がスペーサーの役割を果たすので積層による抵抗値の変動を小さく抑えることができている。
【００１２】
しかしながら、孔にペーストを充填するだけでは高精度な抵抗値を作り込むことは困難であり、レーザ等のトリミングによる抵抗値の調整もできない構造となっている。
【００１３】
伝送線路の終端抵抗やEMI用フィルタ抵抗などは、±1%以下の精度を要求されることから上記手法では不十分である。
【００１４】
これらのことから、伝送線路の終端抵抗やEMI用フィルタ用抵抗などでは、基板に内蔵した状態により±1%以下の抵抗値精度を安価に作り込む技術が望まれていた。このためには、積層により抵抗変動を起こした状態によりトリミングによる抵抗値調整を行う必要がある。
【００１５】
図３は、特許文献１に記載されている抵抗ペーストを用いて抵抗素子を内蔵したプリント配線板の製造方法を示す断面図であって、まずポリイミド等の絶縁ベース材の両面に銅箔等の第一の導体層、第二の導体層を有する、所謂、両面銅張積層板を用意し、所要位置にドリル加工もしくはレーザ加工を用いて貫通スルーホールを形成する。
【００１６】
その後、導電化処理を行ってめっき皮膜を形成し、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて回路パターンを形成することで、両面プリント配線板を得る。次に、抵抗ペーストが接触する電極部にニッケル系合金薄膜を形成し、このニッケル系合金薄膜により覆われた電極間に抵抗ペーストをスクリーン印刷により形成する。
【００１７】
次いで、抵抗ペーストの抵抗値をレーザ等のトリミングにより調整する。続いて、樹脂付き銅箔等を用いて積層により4層構造を形成する。この後、レーザにより層間導通を行う有底ビアホールを形成し、導電化処理を行ってめっき皮膜を形成し、その後、フォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターンを形成することで、抵抗素子を内蔵するプリント配線板を得る。
【特許文献１】特開2006-156746号公報
【特許文献２】特開2006-222110号公報
【特許文献３】特開2004-335827号公報
【特許文献４】特開2000-174405号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
伝送線路の終端抵抗やEMI用フィルタに用いる抵抗などは±1%以下の精度を要求されるが、これまでの技術により抵抗ペーストにより形成した内蔵抵抗素子では積層前後の抵抗変化に対応できないことから、内蔵した状態により±1%以下の精度を歩留まり良く作り込むことは困難である。
【００１９】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、抵抗ペーストにより形成した抵抗素子を内蔵した状態により、±１％以下の精度で安価に歩留まり良く製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的達成のため、本願では、次の発明を提供する。
【００２１】
第１の発明は、
抵抗素子を内蔵するプリント配線板の製造方法において、
絶縁ベース材の一方の面に第一の金属箔を、他方の面に第二の金属箔を有する両面銅張板を用意し、
前記金属箔の一方に少なくとも一対の電極を設け、
前記電極間に抵抗ペーストを印刷して抵抗体を形成し、
少なくとも一層の配線層を有する回路基材を用意し、
前記抵抗ペーストを形成した層と前記回路基材とを向かい合わせて前記両面銅張板と前記回路基材とを積層し、
前記第一の金属箔および前記第二の金属箔にそれぞれ開口を形成し、
前記開口を利用してレーザ照射を行うことにより、前記絶縁ベース材と共に前記抵抗ペーストを部分除去して抵抗値を調整することを特徴とする。
【００２２】
また、第２の発明は、
抵抗素子を内蔵するプリント配線板の製造方法において、
絶縁ベース材の一方の面に第一の金属箔を、他方の面に第二の金属箔を有する両面銅張板を用意し、
前記第一の金属箔に第一および第二の電極を設け、
前記第一、第二の電極間に印刷法により抵抗ペーストを形成し、
少なくとも一層の配線層を有する回路基材を用意し、
前記抵抗ペーストを形成した層と前記回路基材とを向かい合わせて前記両面銅張板と前記回路基材とを積層し、
前記第二の金属箔にエッチング用のコンフォーマルマスクを形成し、
エッチングにより前記絶縁ベース材に開口を形成し、
前記開口を利用してレーザ照射を行うことにより、前記抵抗ペーストを部分除去して抵抗値を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、積層後の内蔵した抵抗素子を直接トリミングにより抵抗値を調整できることから、高い抵抗値精度を安価に歩留まり良く製作することができる。
【００２４】
この結果、伝送線路の終端抵抗やEMI用フィルタ抵抗など±1%以下の精度を要求される高精度な抵抗素子を内蔵したプリント配線板を安価にかつ安定的に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１Ａ、図１Ｂは、本発明の一実施例における抵抗素子を内蔵するプリント配線板の製造方法を示す断面工程図である。まず、図１Ａ(1)に示すように、ポリイミド等の絶縁ベース材１の両面に銅箔等の第一の金属箔２、第二の金属箔３を有する、所謂、両面銅張積層板４を用意する。そして、第一の金属箔２の所要位置に、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、抵抗ペーストの電極５を形成すると同時に回路を形成する。
【００２７】
なお、ベース材には25 μm厚のポリイミドを用い、金属箔は12 μmの電解銅箔を用いた。抵抗値は、抵抗ペーストの幅、膜厚、電極間距離、およびペーストのシート抵抗値により決定するが、ここでは電極間距離を1.0 mmとした。
【００２８】
次に図１Ａ(2)に示すように、抵抗ペーストが接触する電極部に無電解Agめっき６の表面処理を行った。めっき厚さは、0.2 μm程度である。これは、高温高湿試験における抵抗変化を抑えるためであり、その他にNiめっきやAuめっき等の貴金属めっき、及びAgペーストの印刷等でも同様の効果があることを確認している。
【００２９】
ここでは、電極部に部分めっきを行っているが、このマスクとしてアサヒ化成製のドライフィルムHY-920を用いた。このドライフィルムは、耐酸性であればその他の種類のドライフィルムでも転用することができる。
【００３０】
次いで図１Ａ(3)に示すように、上記電極に対し抵抗ペースト７を印刷法で形成し、熱硬化をした。抵抗ペーストは、シート抵抗値が50Ωのアサヒ化研製TU-50-8を用いた。形成方法としては、スクリーン印刷法を用いたが、ディスペンサーもしくはインクジェット等、その他の方法によっても形成することができる。
【００３１】
抵抗値は、抵抗ペーストの幅、膜厚、電極間距離、およびペーストのシート抵抗値により決定するが、ここでは抵抗ペーストの幅を1.0 mmとした。また、スクリーン版は、平織りステンレススクリーン版により、メッシュ数400、乳剤厚10 mmの仕様を用いた。また、ボックス型熱風オーブンにより170℃、1時間の熱硬化を行った。
【００３２】
続いて図１Ａ(4)に示すように、ポリイミド等の絶縁ベース材８の両面に、銅箔等の第一の金属箔９、第二の金属箔１０を有する、所謂、両面銅張積層板１１に対し、第一の金属箔９の所要位置に、通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて回路を形成した両面銅張積層板１１の回路形成面と、抵抗ペースト７を形成した面とを積層接着剤１２を介して積層を行った。
【００３３】
積層条件は、真空ラミネータにより170℃、2.0MPa、4分のプレスを行った後、ボックス型熱風オーブンにより180℃、2時間30分のオーブンキュアを施すというものであった。
【００３４】
次に図１Ａ(5)に示すように、レーザ加工やドリル加工を用いて層間導通用の有底ビアホール１３,１４、およびスルーホール１５を形成した後に、基板１６をデスミア処理、導電化処理を行った。次いで図１Ｂ(6)に示すように、めっき皮膜１７を形成した。
【００３５】
続いて図１Ｂ(7)に示すように、第二の金属箔３、第二の金属箔１０、ならびにめっき皮膜１７に対しフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、回路パターン１８,１９およびカーボンペーストをトリミングするための開口２０を形成する。ここでは、1.0 mm幅の抵抗ペーストをトリミングすることから、回路パターンを形成する際の露光位置合わせ精度も考慮し、φ2.0 mmの開口を形成した。
【００３６】
この後、図１Ｂ(8)に示すように、開口２０によりＵＶ−ＹＡＧレーザを用いてトリミング２１により絶縁ベース材と共に抵抗体ペーストを除去し、抵抗測定を行いながら抵抗値の調整をすることで、±１％以下の抵抗値精度の抵抗素子を内蔵したプリント配線板２２を得た。
【００３７】
ここでは、他のレーザ光源でも同様の効果を得ることができる。その後、フォトソルダーレジスト２３により表面をカバーすることが好適である。フォトソルダーレジストの替わりにカバー材を用いてもよい。また、絶縁ベース材がポリイミドの場合、薬液処理による樹脂エッチング手法により除去した後に、抵抗ペーストをレーザによりトリミングすることもできる。
【００３８】
この場合、ポリイミドフィルムの種類によって、樹脂エッチング速度が異なることから、可撓性絶縁ベース材の種類としては、ピロメリット酸二無水物と芳香族ジアミンとの重縮合により得られるポリイミドフィルム（例えば、米国デュポン社製のカプトン、鐘淵化学株式会社のアピカル）、あるいはこれに類する構造のポリイミド等が好適である。
【００３９】
しかしながら、上述の手法では、開口２０に面している絶縁ベース材を全て除去することから、その後、カバーやフォトソルダーレジスト等により充填する孔が大きくなることが挙げられる。
【００４０】
本発明の手法を用いることで、積層による抵抗値変動を予測し、予め積層による抵抗値変動分をオフセットさせて抵抗値を調整した後に積層を行うのではなく、積層後の抵抗値が変動が生じた後にトリミングによる抵抗値を調整することで、確実に歩留まり良く±１％以下の抵抗値精度の内蔵抵抗素子を形成することができる。
【実施例２】
【００４１】
図２Ａ、図２Ｂは、本発明の一実施例における抵抗素子を内蔵するプリント配線板の製造方法を示す断面工程図であって、まず、図２Ａ(1)に示すように、ポリイミド等の絶縁ベース材３１の両面に銅箔等の第一の金属箔３２、第二の金属箔３３を有する、所謂、両面銅張積層板３４を用意し、第一の金属箔３２の所要位置に通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、抵抗ペーストの電極３５を形成すると同時に回路を形成する。
【００４２】
なお、ベース材には25 μm厚のポリイミドを用い、金属箔は12 μmの電解銅箔を用いた。抵抗値は、抵抗ペーストの幅と膜厚と電極間距離とペーストのシート抵抗値により決定するが、ここでは電極間距離を1.0 mmとした。
【００４３】
次に、図２Ａ(2)に示すように、抵抗ペーストが接触する電極部に無電解Agめっき３６の表面処理を行った。めっき厚さは、0.2 μm程度である。これは、高温高湿試験における抵抗変化を抑えるためであり、その他にNiめっきやAuめっき等の貴金属めっき、及びAgペーストの印刷等でも同様の効果があることを確認している。
【００４４】
ここでは、電極部に部分めっきを行っているが、このマスクとしてアサヒ化成製のドライフィルムHY-920を用いた。このドライフィルムは、耐酸性であればその他の種類のドライフィルムでも転用することができる。
【００４５】
次いで図２Ａ(3)に示すように、上記電極に対し抵抗ペースト３７を印刷法で形成し、熱硬化をした。抵抗ペーストは、シート抵抗値が50Ωのアサヒ化研製TU-50-8を用いた。形成方法としては、スクリーン印刷法を用いたが、ディスペンサーもしくはインクジェット等、その他の方法によっても形成することができる。
【００４６】
抵抗値は、抵抗ペーストの幅、膜厚、電極間距離、およびペーストのシート抵抗値により決定するが、ここでは抵抗ペーストの幅を1.0 mmとした。またスクリーン版は、平織りステンレススクリーン版により、メッシュ数400、乳剤厚10 mmの仕様のものを用いた。またボックス型熱風オーブンにより170℃、1時間の熱硬化を行った。
【００４７】
続いて図２Ａ(4)に示すように、ポリイミド等の絶縁ベース材３８の両面に銅箔等の第一の金属箔３９、第二の金属箔４０を有する、所謂、両面銅張積層板４１に対し、第一の金属箔３９の所要位置に通常のフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて回路を形成した両面銅張積層板４１の回路形成面と、抵抗ペースト３７を形成した面とを積層接着剤４２を介して積層を行った。
【００４８】
積層条件は、真空ラミネータにより170℃、2.0MPa、4分のプレスを行い、ボックス型熱風オーブンにより180℃、2時間30分のオーブンキュアを行った。
【００４９】
この後、図２Ａ(5)に示すように、第二の金属箔３３に対しフォトファブリケーション手法によるエッチング手法を用いて、開口４３,４４,４５を形成する。その後、開口４３,４４,４５に対し薬液処理による樹脂エッチングを施した。
【００５０】
この場合、ポリイミドフィルムの種類によって、樹脂エッチング速度が異なることから、可撓性絶縁ベース材の種類としては、ピロメリット酸二無水物と芳香族ジアミンとの重縮合により得られるポリイミドフィルム（例えば、米国デュポン社製のカプトン、鐘淵化学株式会社のアピカル）、あるいはこれに類する構造のポリイミド等が好適である。
【００５１】
次に図２Ｂ(6)に示すように、樹脂エッチングを行った開口４４によりＵＶ−ＹＡＧレーザを用い、抵抗体ペーストをトリミング４６した。トリミングを行う際、樹脂エッチングを行った開口４３,４５で、プローブを介した抵抗測定を行うことで、狙い抵抗値になるように調整した。
【００５２】
次いで図２Ｂ(7)に示すように、スクリーン印刷により絶縁ペースト４７を埋め込み熱硬化した。ペーストは、太陽インキ製の穴埋めペースト「THP-100DX1-450PS」であり、硬化条件はボックス型熱風オーブンにより150℃・1時間である。絶縁ペーストの形成方法は、スクリーン印刷の他に、ディスペンサー法でも可能である。
【００５３】
続いて図２Ｂ(8)に示すように、ドリル加工、レーザ加工を用いて層間導通用孔を形成し、デスミア処理、導電化処理、めっき皮膜の形成、フォトファブリケーションによる回路の形成、フォトソルダーレジストの形成を行うことで、±1%以下の抵抗値精度の抵抗素子を内蔵したプリント配線板４８を得た。
【００５４】
本発明の手法を用いることで、積層による抵抗値変動を予測し、予め積層による抵抗値変動分をオフセットさせて抵抗値を調整した後に積層を行うのではなく、積層後の抵抗値が変動した後にトリミングによって抵抗値を調整することで、確実に歩留まり良く±1%以下の抵抗値精度の内蔵抵抗素子を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１Ａ】本発明の一実施例における抵抗素子を内蔵したプリント配線板の製造工程を示す部分工程図。
【図１Ｂ】本発明の一実施例における抵抗素子を内蔵したプリント配線板の製造工程を示す部分工程図。
【図２Ａ】本発明の他の実施例における抵抗素子を内蔵したプリント配線板の製造工程を示す部分工程図。
【図２Ｂ】本発明の他の実施例における抵抗素子を内蔵したプリント配線板の製造工程を示す部分工程図。
【図３】従来工法による抵抗素子を内蔵したプリント配線板の断面図。
【符号の説明】
【００５６】
１    絶縁ベース材
２    第一の金属箔
３    第二の金属箔
４    両面銅張積層板
５    電極
６    無電解Agめっき
７    抵抗ペースト
８    絶縁ベース材
９    第一の金属箔
１０  第二の金属箔
１１  両面銅張積層板
１２  積層接着剤
１３  有底ビアホール
１４  有底ビアホール
１５  スルーホール
１６  基板
１７  めっき皮膜
１８  回路パターン
１９  回路パターン
２０  開口
２１  トリミング
２２  本発明による抵抗素子を内蔵したプリント配線板
２３  フォトソルダーレジスト
３１  絶縁ベース材
３２  第一の金属箔
３３  第二の金属箔
３４  両面銅張積層板
３５  電極
３６  無電解Agめっき
３７  抵抗ペースト
３８  絶縁ベース材
３９  第一の金属箔
４０  第二の金属箔
４１  両面銅張積層板
４２  積層接着剤
４３  開口
４４  開口
４５  開口
４６  トリミング
４７  絶縁ペースト
４８  本発明による抵抗素子を内蔵したプリント配線板
【図１Ａ】
2008305988.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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